明 細 害 ゴム組成物及びその製造方法 Rubber composition and method for producing the same
技術分野 Technical field
本発明は、 ジェン系ゴムに補強剤としてシリカを配合して成るゴム組 成物に関する。 さらに詳しくは、 本発明は、 反発弾性に優れると共に、 引張特性、 摩耗特性、 硬度特性及び加工性にも優れたシリカ配合ジェン 系ゴム組成物及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a rubber composition obtained by compounding silica as a reinforcing agent with a gen-based rubber. More specifically, the present invention relates to a silica-containing gen-based rubber composition having excellent rebound resilience and excellent tensile properties, wear properties, hardness properties and processability, and a method for producing the same.
背景技術 Background art
近年、 省資源や環境対策などが重視されるにつれて、 自動車の低燃費 化に対する要求は、 ますます厳しくなり、 自勖車タイヤについても、 転 動抵抗を小さくすることにより、 低燃費化に寄与することが求められて いる。 タイヤの転動抵抗を小さくするには、 タイヤ用ゴム材料として、 一般に、 反発弾性の高い加硫ゴムを与えることができるゴム材料を使用 i s する。 In recent years, with the emphasis on resource saving and environmental measures, the demand for lower fuel consumption of automobiles has become increasingly severe. Contributing to lower fuel consumption of automobile tires by reducing rolling resistance Is required. In order to reduce the rolling resistance of a tire, a rubber material capable of providing a vulcanized rubber having high rebound resilience is generally used as a rubber material for a tire.
従来より、 タイヤ用ゴム材料として、 ジェン系ゴムに、 補強剤として、 カーボンブラックに替えて、 シリ力を配合して成るゴム組成物を用いる ことにより、 反発弾性を高めることが提案されている。 ところが、 シリ 力配合ジェン系ゴム組成物は、 カーボンブラック配合ジェン系ゴム組成 Hitherto, it has been proposed to increase the rebound resilience by using a rubber composition obtained by compounding a sili force instead of carbon black as a reinforcing agent with a gen-based rubber as a rubber material for tires. However, the silicone rubber compounded gen-based rubber composition has the carbon black compounded gen-based rubber composition.
20 物に比べて、 十分な耐摩耗性と引張強さが得られないという問題点があつ た。 この原因の一つは、 ジェン系ゴムに対するシリカの親和性がカーボ ンブラックよりも小さいために、 十分な補強効果を発現することができ ないことにあると考えられている。 There was a problem that sufficient abrasion resistance and tensile strength could not be obtained as compared with 20 products. It is thought that one of the causes is that silica has a lower affinity for gen-based rubber than carbon black, and thus cannot exhibit a sufficient reinforcing effect.
従来、 シリカとジェン系ゴムとの親和性を高めるために、 シリカと親
和性のある置換基を導入したジェン系ゴムを用いることが検討されてい る。 例えば、 乳化重合法によるジェン系ゴムでは、 第三級アミノ基を導 入したジェン系ゴム (特開平 1一 1 0 1 3 4 4号公報) が、 また、 ァニ オン重合法によるジェン系ゴムでは、 アルキルシリル基 (特開平 1—1 8 8 5 0 1号公報) 、 ハロゲン化シリル基 (特開平 5— 2 3 0 2 8 6号 公報) または置換ァミ ノ基 (特開昭 6 4 - 2 2 9 4 0号公報) などを導 入したジェン系ゴムが提案されている。 Conventionally, in order to increase the affinity between silica and gen-based rubber, It has been studied to use a gen-based rubber into which a substituent having a compatibility is introduced. For example, in the case of a gen-based rubber prepared by an emulsion polymerization method, a gen-based rubber having a tertiary amino group introduced therein (Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-111444) is used. In the above, an alkylsilyl group (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-188501), a halogenated silyl group (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-230286) or a substituted amino group (Japanese Patent Application Laid-Open No. -No. 2 920) has been proposed.
しかしながら、 これらの置換基を導入したジェン系ゴムの多くは、 シ リカと混合する際に、 シリカと強く凝集して、 分散不良が起こるため、 加工性及び硬度特性に劣り、 反発弾性、 引張強度及び耐摩耗性などの特 性も十分に改善されないという欠点を有している。 However, many of the gen-based rubbers with these substituents are strongly agglomerated with silica when mixed with silica, causing poor dispersion, resulting in poor processability and hardness properties, rebound resilience, and tensile strength. It also has the disadvantage that its properties such as wear resistance are not sufficiently improved.
発明の開示 Disclosure of the invention
本発明の目的は、 シリカを含有するジェン系ゴム組成物であって、 転 勖抵抗の指標となる反発弾性に優れ、 カーボンブラックを含有するジェ ン系ゴム組成物と同等以上の引張強さと耐摩耗性を示し、 しかも加工性 及び硬度特性も良好な組成物を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a silica-containing gen-based rubber composition, which has excellent rebound resilience as an index of rolling resistance, and has a tensile strength and resistance equivalent to or higher than that of a gen-based rubber composition containing carbon black. It is an object of the present invention to provide a composition which exhibits abrasion and has good workability and hardness characteristics.
本発明者らは、 前記従来技術の問題点を克服するために鋭意研究した 結果、 シリカで補強するジェン系ゴム成分として、 重量平均分子量 5 0, 0 0 0以上の水酸基含有ジェン系ゴムの少なく とも 1種を使用するか、 あるいは該水酸基含有ジェン系ゴムの少なく とも 1種とその他のジェン 系ゴムとを組み合わせて使用することにより、 加工性及び硬度特性が良 好で、 高い反発弾性と十分な引張強さゃ耐摩耗性を示すゴム組成物の得 られることを見いだした。 The inventors of the present invention have conducted intensive studies to overcome the problems of the prior art, and as a result, as a gen-based rubber component reinforced with silica, less of a hydroxyl group-containing gen-based rubber having a weight average molecular weight of 500,000 or more. By using at least one of them, or by using a combination of at least one of the hydroxyl group-containing rubbers with another rubber, excellent workability and hardness characteristics, high rebound resilience and sufficient It has been found that a rubber composition exhibiting excellent tensile strength and abrasion resistance can be obtained.
また、 各成分を混合して本発明のゴム組成物を製造する際に、 ジェン
系ゴム成分と所要量のシリカの全部または一部とを混合した後、 残余の シリカがある場合には、 残余のシリカと共に、 カーボンブラック、 クレ ィ、 タルク等のような補強剤、 加硫剤、 老化防止剤、 可塑剤、 その他の 配合剤などを添加し、 混合することにより、 加工性がさらに改善され、 加硫ゴム特性も向上することを見いだした。 When the components are mixed to produce the rubber composition of the present invention, After mixing the system rubber component and all or part of the required amount of silica, if there is residual silica, a reinforcing agent such as carbon black, clay, talc, etc., together with the residual silica, vulcanizing agent By adding and mixing an anti-aging agent, a plasticizer, and other compounding agents, it was found that the processability was further improved and the vulcanized rubber properties were also improved.
本発明は、 これらの知見に基づいて完成するに至ったものである。 かく して、 本発明によれば、 ジェン系ゴム成分及び補強剤としてシリ 力を含有するゴム組成物において、 ジェン系ゴム成分が、 重量平均分子 量 5 0, 0 0 0以上の水酸基含有ジェン系ゴム (A ) であるか、 あるい は該水酸基含有ジェン系ゴム (A ) とその他のジェン系ゴム (B ) との プレンドであることを特徴とするゴム組成物が提供される。 The present invention has been completed based on these findings. Thus, according to the present invention, in a rubber composition containing a gen-based rubber component and a silicic acid as a reinforcing agent, the gen-based rubber component has a hydroxyl group-containing gen-based compound having a weight average molecular weight of 500,000 or more. A rubber composition characterized by being a rubber (A) or a blend of the hydroxyl group-containing gen-based rubber (A) and another gen-based rubber (B).
また、 本発明によれば、 ジェン系ゴム成分、 補強剤としてのシリカ及 びその他の配合剤を混合してゴム組成物を製造する方法において、 ジェ ン系ゴム成分として、 重量平均分子量 5 0 , 0 0 0以上の水酸基含有ジ ェン系ゴム (A ) を使用するか、 あるいは該水酸基含有ジェン系ゴム (A ) とその他のジェン系ゴム (B ) とを組み合わせて使用すること、 並び に、 所要量のシリカの少なくとも一部を該ジェン系ゴム成分と混合した 後、 得られた混合物を、 残余量のシリカ及びその他の配合剤と混合する こと、 を特徴とする方法が提供される。 Further, according to the present invention, in a method for producing a rubber composition by mixing a gen-based rubber component, silica as a reinforcing agent and other compounding agents, the gen-based rubber component has a weight average molecular weight of 50, Use of a hydroxy group-containing gen-based rubber (A) of not less than 000 or a combination of the hydroxy group-containing gen-based rubber (A) and another gen-based rubber (B); Mixing at least a part of a required amount of silica with the gen-based rubber component, and then mixing the obtained mixture with a residual amount of silica and other compounding agents.
以下、 本発明について詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
水酸基含有ジェン系ゴム (A ) Hydroxyl-containing gen-based rubber (A)
本発明では、 ジェン系ゴム成分として、 重量平均分子量 5 0 , 0 0 0 以上の水酸基含有ジェン系ゴム (A ) を使用するか、 あるいは該水酸基 含有ジェン系ゴム (A ) とその他のジェン系ゴム (B ) とを併用する。
水酸基含有ジェン系ゴム (A) は、 2種以上を組み合わせて使用するこ とができる。 その他のジェン系ゴム (B) も 2種以上を併用してもよい < 水酸基含有ジェン系ゴム (A) の重量平均分子量は、 ゲルパーミエ一 シヨ ンクロマトグラフ (GPC) で測定した檫準ポリスチレン換算の重 量平均分子量 (Mw) で 50, 000以上、 好ましくは 100, 000 〜1, 000, 000、 より好ましくは 100, 000〜 800, 00 0の範囲である。 重量平均分子量が過度に小さいと、 十分な反発弾性や 耐摩耗性などを得ることができない。 In the present invention, as the gen-based rubber component, a hydroxyl-containing gen-based rubber (A) having a weight average molecular weight of 50,000 or more is used, or the hydroxyl-containing gen-based rubber (A) and another gen-based rubber are used. Used together with (B). The hydroxyl group-containing gen-based rubber (A) can be used in combination of two or more kinds. Two or more other gen-based rubbers (B) may be used in combination. <The weight-average molecular weight of the hydroxyl-containing gen-based rubber (A) is the weight in terms of standard polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC). It has a weight average molecular weight (Mw) of 50,000 or more, preferably 100,000 to 1,000,000, more preferably 100,000 to 800,000. If the weight average molecular weight is too small, sufficient rebound resilience and abrasion resistance cannot be obtained.
水酸基含有ジェン系ゴム (A) 中の水酸基は、 第 1級、 第 2級または 第 3級水酸基のいずれでもよいが、 反発弾性、 耐摩耗性及び引張強さ等 の改善効果をより高いレベルで達成するためには、 第 1級または第 2級 水酸基であることが好ましく、 第 1級水酸基が特に好ましい。 The hydroxyl group in the hydroxyl group-containing rubber (A) may be a primary, secondary or tertiary hydroxyl group. However, the effect of improving rebound resilience, abrasion resistance, tensile strength, etc., is at a higher level. To achieve this, primary or secondary hydroxyl groups are preferred, with primary hydroxyl groups being particularly preferred.
水酸基含有ジェン系ゴム (A) としては、 水酸基含有ビニル系単量体 と共役ジェン系単量体との共重合体、 あるいは水酸基含有ビニル系単量 体と共役ジェン系単量体とその他の共重合可能な単量体との共重合体を 使用することができる。 水酸基含有ジェン系ゴム (A) としては、 また、 共役ジェン系単量体の重合体あるいは共役ジェン系単量体とその他の共 重合可能な単量体との共重合体であって分子中に結合した活性金属を有 する (共) 重合体と、 ケトン類、 エステル類、 アルデヒ ド類及びェポキ シ類から選ばれる少なく とも 1種の化合物 (変性剤) とを反応させるこ とにより、 該 (共) 重合体中に水酸基を導入したもの、 を使用すること ができる。 Examples of the hydroxyl group-containing rubber (A) include a copolymer of a hydroxyl group-containing vinyl monomer and a conjugated gen monomer, or a copolymer of a hydroxyl group-containing vinyl monomer and a conjugated gen monomer and another copolymer. A copolymer with a polymerizable monomer can be used. The hydroxyl group-containing gen-based rubber (A) also includes a polymer of a conjugated gen-based monomer or a copolymer of a conjugated gen-based monomer and another copolymerizable monomer, and By reacting the (co) polymer having a bound active metal with at least one compound (modifier) selected from ketones, esters, aldehydes and epoxies, Co) A polymer having a hydroxyl group introduced into the polymer may be used.
水酸基含有ジェン系ゴム (A) の製造方法としては、 (1) 第 1級、
第 2級または第 3級水酸基を有するビニル系単量体と、 共役ジェン系単 量体もしくは共役ジェン単量体及びその他の共重合可能な単量体とを共 重合させる方法 (共重合法) 、 及び (2 ) 共役ジェン系単量体を重合さ せるか、 あるいは共役ジェン系単量体とその他の共重合可能な単量体と を共重合させて、 分子中に結合した活性金属を有するジェン系重合体を 作成し、 次いで、 該ジェン系重合体と、 ケトン類、 エステル類、 アルデ ヒ ド類及びエポキシ類などのような変性剤とを反応させて、 第 1級、 第 2級または第 3級水酸基を該ジェン系重合体に導入する方法 (変性法) などが挙げられる。 The method for producing the hydroxyl group-containing gen-based rubber (A) includes (1) primary, A method of copolymerizing a vinyl monomer having a secondary or tertiary hydroxyl group with a conjugated monomer or a conjugated monomer and another copolymerizable monomer (copolymerization method) , And (2) polymerizing a conjugated gen monomer or copolymerizing a conjugated gen monomer with another copolymerizable monomer to have an active metal bound in the molecule A gen-based polymer is prepared, and then the gen-based polymer is reacted with a modifying agent such as ketones, esters, aldehydes and epoxies to form a primary, secondary or A method (modification method) of introducing a tertiary hydroxyl group into the gen-based polymer is exemplified.
本発明に使用される水酸基含有ジェン系ゴム (A ) は、 分子中に少な くとも一つの水酸基を有する共役ジェン系ゴムである。 前記 (1 ) の共 重合法により水酸基含有ジェン系ゴム (A ) を製造する場合には、 通常、 水酸基を有するビニル系単量体 0 . 0 5〜3 0重量%、 共役ジェン系単 量体 4 0〜9 9 . 9 5重量%、 及びその他の共重合可能な単量体 0〜5 9 . 9 5重量%の各含有量 (結合量基準) となるように、 各単量体を共 重合させる。 前記 (2 ) の変性法により水酸基含有ジェン系ゴム (A ) を製造する場合には、 例えば、 活性金属含有開始剤を用いて、 通常、 共 役ジェン系単量体 4 0〜1 0 0重量%及びその他の共重合可能な単量体 0〜6 0重量%の各含有量 (結合量基準) となるように、 各単量体を (共) 重合させるか、 あるいは共役ジェン系単量体 4 0〜1 0 0重量% 及びその他の共重合可能な単量体 0〜6 0重量%を含有するジェン系重 合体を製造した後、 該重合体を活性金属含有開始剤と反応させて活性金 厲を結合させ、 次いで、 変性剤により変性する。 The hydroxyl group-containing rubber (A) used in the present invention is a conjugated rubber having at least one hydroxyl group in the molecule. When the hydroxyl group-containing gen-based rubber (A) is produced by the copolymerization method of the above (1), usually, 0.05 to 30% by weight of a hydroxyl group-containing vinyl monomer, a conjugated gen-based monomer Each monomer is mixed so as to have a content of 40 to 99.5 wt% and other copolymerizable monomers of 0 to 59.5 wt% (based on the amount of binding). Polymerize. In the case where the hydroxyl group-containing rubber (A) is produced by the modification method (2), for example, an active metal-containing initiator is usually used, and the co-gen monomer is usually 40 to 100% by weight. % And other copolymerizable monomers. Each monomer is (co) polymerized so as to have a content of 0 to 60% by weight (based on the amount of binding), or a conjugated monomer. After preparing a gen-based polymer containing 40 to 100% by weight and 0 to 60% by weight of other copolymerizable monomers, the polymer is reacted with an active metal-containing initiator to form an active metal. The metal is bound and then denatured with a denaturant.
共役ジェン系単量体としては、 例えば、 1 , 3—ブタジエン、 2—メ
チルー 1, 3—ブタジエン、 2, 3—ジメチルー 1, 3—ブタジエン、 2 一クロロー 1, 3—ブタジエン、 1, 3—ペンタジェン等が挙げられる。 これらの中でも、 1, 3—ブタジエン、 2—メチルー 1, 3—ブタジエン などが好ましく、 より好ましくは 1, 3—ブタジエンである。 共役ジェ ン系単量体は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み合わせて使用 することができる。 Examples of conjugated diene monomers include 1,3-butadiene and 2-methadiene. Chill-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, and the like. Among these, 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene and the like are preferable, and 1,3-butadiene is more preferable. The conjugated gen-based monomers can be used alone or in combination of two or more.
その他の共重合可能な単量体としては、 共役ジェン系単量体と共重合 可能な単量体であって、 かつ、 目的とする特性を損なわないものであれ ば特に限定はされないが、 芳香族ビニル系単量体が好ましく使用される < 芳香族ビニル系単量体としては、 スチレン、 α—メチルスチレン、 2— メチルスチレン、 3—メチルスチレン、 4ーメチルスチレン、 2, 4— ジイソプロピルスチレン、 2, 4—ジメチルスチレン、 4一 t一ブチル スチレン、 5— tーブチルー 2—メチルスチレン、 モノ クロロスチレン, ジクロロスチレン、 モノフルォロスチレン等が例示され、 これらの中で もスチレンが好ま しい。 The other copolymerizable monomer is not particularly limited as long as it is a monomer copolymerizable with a conjugated diene monomer and does not impair the intended properties. Aromatic vinyl monomers are preferably used. Examples of aromatic vinyl monomers include styrene, α-methylstyrene, 2-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 2,4-diisopropylstyrene, , 4-dimethylstyrene, 4-t-butylstyrene, 5-t-butyl-2-methylstyrene, monochlorostyrene, dichlorostyrene, monofluorostyrene and the like are exemplified. Among them, styrene is preferred.
水酸基含有ジェン系ゴム (A) の共役ジェン部におけるミ クロ構造は, 特に制限されず、 使用目的によって適宜選択される。 共役ジェン部のビ ニル基 (1, 2—ビニル基及び 3, 4—ビニル基) 含有量は、 例えば、 反 発弾性及び耐摩耗性を向上させたい場合には 10〜30%未満の範囲内 で、 ウエッ トスキッ ド抵抗性を向上させたい場合は 30〜90%の範囲 内で、 選択するのが好ましい。 The microstructure in the conjugated gen part of the hydroxyl group-containing gen-based rubber (A) is not particularly limited, and is appropriately selected depending on the purpose of use. The content of the vinyl group (1,2-vinyl group and 3,4-vinyl group) in the conjugated part is, for example, in the range of 10 to less than 30% when it is desired to improve the rebound resilience and abrasion resistance. In order to improve wet skid resistance, it is preferable to select a value within the range of 30 to 90%.
水酸基含有ジェン系ゴム (A) が芳香族ビニル系単量体単位 (芳香族 ビニル単位) を含有する場合、 芳香族ビニル単位の連鎖分布は、 特に制 限はされないが、 芳香族ビニル単位 1個の独立連鎖の含有量が、 通常、
結合芳香族ビニル量の 40重量%以上、 好ましくは 50重量%以上、 よ り好ましくは 55重量%以上であり、 かつ、 芳香族ビニル単位が 8個以 上連なった長連鎖の含有量が、 通常、 結合芳香族ビニル量の 5重量%以 下、 好ましくは 2. 5重量%以下、 より好ましくは 1. 5重量%以下であ るものが、 反発弾性、 耐摩耗性、 ゥエツ トスキッ ド抵抗性などのような 特性を高度にバランスさせる上で望ましい。 When the hydroxyl group-containing gen-based rubber (A) contains an aromatic vinyl monomer unit (aromatic vinyl unit), the chain distribution of the aromatic vinyl unit is not particularly limited, but one aromatic vinyl unit is used. Is usually independent chain content It is at least 40% by weight, preferably at least 50% by weight, more preferably at least 55% by weight of the amount of the bound aromatic vinyl, and the content of the long chain having at least 8 aromatic vinyl units is usually The amount is preferably 5% by weight or less, more preferably 2.5% by weight or less, more preferably 1.5% by weight or less of the amount of the bound aromatic vinyl, such as rebound resilience, abrasion resistance, wet skid resistance, etc. It is desirable to achieve a high balance of such characteristics.
前記 (1 ) の共重合法により水酸基含有ジェン系ゴム (A) を製造す るには、 水酸基を有するビニル系単量体 [ i ] と、 共役ジェン系単量体 [ i i ] もしくは共役ジェン系単量体 [ i i ] 及びこれと共重合可能な 単量体 [ i i i ] とから共重合体を製造する。 共重合体中の各単量体単 位の含有量は、 要求される特性に応じて適宜選択されるが、 [ i ] の単 位、 [ i i ] の単位及び [ i i i ] の単位の比率は、 通常 [0. 05〜 30重量%] : [40〜99. 95重量%] : [0〜59. 95重量%] 、 好ましくは [0. 1〜20重量 : [50〜90重量%] : [9. 9〜49. 9重量%] 、 より好ましくは [0. 3〜: 1 5重量%] : [6 0〜85重量%] : [ 1 4. 7〜39. 7重量%] である。 水酸基含有 ビニル系単量体 [ i ] の単位の含有量が、 過度に少ないと十分な改善効 果を得ることが困難であり、 逆に、 過度に多いと加工性及び反発弾性の バランスが低下し、 いずれも好ましくない。 この方法で使用される共役 ジェン系単量体 [ i i ] 及びその他の共重合可能な単量体 [ i i i ] は、 前記した通りである。 To produce the hydroxyl group-containing rubber (A) by the copolymerization method (1), a vinyl monomer having a hydroxyl group [i] and a conjugated diene monomer [ii] or a conjugated diene rubber are used. A copolymer is produced from the monomer [ii] and the copolymerizable monomer [iii]. The content of each monomer unit in the copolymer is appropriately selected according to the required properties, but the ratio of the unit [i], the unit [ii] and the unit [iii] is Usually, [0.05 to 30% by weight]: [40 to 99.95% by weight]: [0 to 59.95% by weight], preferably [0.1 to 20% by weight: [50 to 90% by weight]: [9.9 to 49.9% by weight], more preferably [0.3 to: 15% by weight]: [60 to 85% by weight]: [14.7 to 39.7% by weight] . If the content of the hydroxyl group-containing vinyl monomer [i] is too small, it is difficult to obtain a sufficient improvement effect, and if it is too large, the balance between processability and rebound resilience is reduced. However, neither is preferred. The conjugated monomer [ii] and other copolymerizable monomers [iiii] used in this method are as described above.
水酸基含有ビニル系単量体としては、 1分子中に少なくとも 1個の第 1級、 第 2級または第 3級水酸基を有する重合性単量体が使用される。 このような水酸基含有ビニル系単量体としては、 例えば、 それぞれ水酸
基を含有する不飽和カルボン酸系単量体、 ビニルエーテル系単量体、 芳 香族ビニル系単量体、 ビニルケトン系単 S体などが挙げられ、 これらの 中でも、 水酸基含有不飽和カルボン酸系単量体が好適である。 水酸基含 有不飽和カルボン酸系単量体としては、 例えば、 アク リル酸、 メタァクAs the hydroxyl group-containing vinyl monomer, a polymerizable monomer having at least one primary, secondary or tertiary hydroxyl group in one molecule is used. Such hydroxyl group-containing vinyl monomers include, for example, Unsaturated carboxylic acid monomers containing a vinyl group, vinyl ether monomers, aromatic vinyl monomers, and vinyl ketone simple monomers. Dimers are preferred. Examples of the hydroxyl-containing unsaturated carboxylic acid-based monomer include, for example, acrylic acid,
5 リル酸、 ィタコン酸、 フマル酸、 マレイン酸などのような不飽和カルボ ン酸のエステル、 アミ ド、 酸無水物などのような誘導体が挙げられ、 好 ましくはァク リル酸エステル、 メタァクリル酸エステルなどである。 具体的には、 ヒ ドロキシメチル (メタ) ァクリ レート、 2—ヒ ドロキ シェチル (メタ) ァク リ レー ト、 2—ヒ ドロキシプロピル (メタ) ァク t o リ レート、 3—ヒ ドロキシプロピル (メタ) ァク リ レー ト、 3—クロ口 一 2 —ヒ ドロキシプロピル (メタ) ァクリ レー ト、 3 —フエノキシ一 2 ーヒ ドロキシプロピル (メタ) ァク リ レー ト、 グリセロールモノ (メタ) ァク リ レート、 ヒ ドロキシブチル (メタ) ァクリ レート、 3—クロロー 2—ヒ ドロキンプロピル (メタ) ァク リ レート、 ヒ ドロキシへキシル (メ5 Esters of unsaturated carboxylic acids such as lylic acid, itaconic acid, fumaric acid, and maleic acid, and derivatives such as amides and acid anhydrides, and preferably acrylate esters and methacrylic acid. Acid esters and the like. Specifically, hydroxymethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyshethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate ) Acrylate, 3-chloro-1-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-phenoxy-1-hydroxypropyl (meth) acrylate, glycerol mono (meta) acrylate Acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, 3-chloro-2-hydroxyquinpropyl (meth) acrylate, hydroxyhexyl (meth) acrylate
1 5 タ) ァク リ レート、 ヒ ドロキシォクチル (メタ) ァクリ レート、 ヒ ドロ キシメチル (メタ) ァク リルァミ ド、 2—ヒ ドロキシェチル (メタ) ァ クリルアミ ド、 2—ヒ ドロキシプロピル (メタ) アクリルアミ ド、 3— ヒ ドロキシプロピル (メタ) ァクリルァミ ド、 ジー (エチレングリコー ル) イタコネ一ト、 ジ一 (プロピレングリコール) イタコネ一ト、 ビス15 5) Acrylate, hydroxyoctyl (meth) acrylate, hydroxymethyl (meth) acrylamide, 2-hydroxyethyl (meth) acrylamide, 2-hydroxypropyl (meth) acrylamide , 3-hydroxypropyl (meth) acrylamide, G (ethylene glycol) itacone, di (propylene glycol) itacone, bis
20 ( 2—ヒ ドロキシプロピル) イタコネー ト、 ビス (2—ヒ ドロキシェチ ル) イタコネート、 ビス (2—ヒ ドロキシェチル) フマレート、 ビス (2 ーヒ ドロキシェチル) マレート、 2—ヒ ドロキシェチルビニルエーテル、 ヒ ドロキシメチルビ二ルケトン、 ァリルアルコールなどが例示される。 好ましいものとしては、 ヒ ドロキシメチル (メタ) ァクリ レート、 2—
ヒ ドロキシェチル (メタ) ァクリ レート、 2—ヒ ドロキシプロピル (メ タ) ァクリ レート、 3—ヒ ドロキシプロピル (メタ) ァクリ レート、 3 一フエノキシ一 2—ヒ ドロキシプロピル (メタ) ァクリ レート、 グリセ ロールモノ (メタ) アタリ レート、 ヒ ドロキシブチル (メタ) ァクリ レ ー ト、 ヒ ドロキシへキシル (メタ) ァクリ レー ト、 ヒ ドロキシォクチル20 (2-Hydroxypropyl) itaconate, bis (2-hydroxyxethyl) itaconate, bis (2-hydroxyxethyl) fumarate, bis (2-hydroxyxethyl) malate, 2-hydroxyxyl vinyl ether, hydroxymethyl bi Dilketone, aryl alcohol and the like are exemplified. Preferred are hydroxymethyl (meth) acrylate, 2- Hydroxyshetyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 31-phenoxy1-2-hydroxypropyl (meth) acrylate, glycer Roll mono (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, hydroxyhexyl (meth) acrylate, hydroxyoctyl
(メタ) ァク リ レート、 ヒ ドロキシメチル (メタ) アクリルアミ ド、 2 一ヒ ドロキシェチル (メタ) ァクリルァミ ド、 2—ヒ ドロキシプロビル(Meth) acrylate, hydroxymethyl (meth) acrylamide, 21-hydroxyl (meth) acrylamide, 2-hydroxypropyl
(メタ) ァクリルァミ ド、 3—ヒ ドロキシプロピル (メタ) ァクリルァ ミ ドなどを挙げることができる。 これらの中でも、 ヒ ドロキシメチル (メ タ) ァク リ レー ト、 2—ヒ ドロキシェチル (メタ) ァクリ レート、 3— ヒ ドロキシプロピル (メタ) ァクリ レー トなどが特に好ましい。 これら の水酸基含有ビニル系単量体は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を 組み合わせて使用することができる。 Examples thereof include (meth) acrylamide and 3-hydroxypropyl (meth) acrylamide. Among them, particularly preferred are hydroxymethyl (meth) acrylate, 2-hydroxyshethyl (meth) acrylate, and 3-hydroxypropyl (meth) acrylate. These hydroxyl group-containing vinyl monomers can be used alone or in combination of two or more.
前記 ( 1 ) の共重合法による水酸基含有ジェン系ゴム (A ) の製造に 際して、 重合方法としては、 特に制限されないが、 通常は乳化重合法が 採用される。 乳化重合法は、 通常の乳化重合手法を用いればよく、 例え ば、 所定量の上記各単量体を乳化剤の存在下に水性媒体中に乳化分散し、 ラジカル重合開始剤により乳化重合する方法が挙げられる。 In producing the hydroxyl group-containing gen-based rubber (A) by the copolymerization method (1), the polymerization method is not particularly limited, but usually an emulsion polymerization method is employed. The emulsion polymerization method may be a conventional emulsion polymerization method.For example, a method in which a predetermined amount of each of the above monomers is emulsified and dispersed in an aqueous medium in the presence of an emulsifier, and emulsion polymerization is performed using a radical polymerization initiator. No.
乳化剤としては、 例えば、 炭素数 1 0以上の長鎖脂肪酸塩及び また はロジン酸塩が用いられる。 具体的には、 カブリ ン酸、 ラウリル酸、 ミ リスチン酸、 パルミチン酸、 ォレイン酸、 ステアリン酸等のカリウム塩 またはナトリゥム塩などが例示される。 As the emulsifier, for example, a long-chain fatty acid salt having 10 or more carbon atoms and / or a rosinate are used. Specific examples include potassium salts such as cabric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, oleic acid, and stearic acid, and sodium salts.
ラジカル重合開始剤としては、 例えば、 過硫酸アンモニゥムゃ過硫酸 力リゥムのような過硫酸塩;過硫酸アンモニゥムと硫酸第二鉄との組み
合わせ、 有機過酸化物と硫酸第二鉄との組み合わせ、 及び過酸化水素と 硫酸第二鉄との組み合わせなどのようなレドックス系開始剤; などが用 いられる。 Examples of the radical polymerization initiator include a persulfate such as ammonium persulfate and persulfate permeate; a combination of ammonium persulfate and ferric sulfate. Redox initiators such as combinations of organic peroxides with ferric sulfate, and combinations of hydrogen peroxide with ferric sulfate; and the like.
共重合体の分子量を調節するために、 連鎖移動剤を添加することもで A chain transfer agent can be added to adjust the molecular weight of the copolymer.
6 きる。 連鎖移動剤としては、 例えば、 tー ドデシルメルカブタン、 n — ドデシルメルカブタンなどのようなメルカブタン類、 四塩化炭素、 チォ グリ コール酸、 ジテルペン、 ターピノーレン、 ァーテルピネン類、 など を用いることができる。 6 I can. As the chain transfer agent, for example, mercaptans such as t-dodecylmercaptan, n-dodecylmerbutane, carbon tetrachloride, thioglycolic acid, diterpenes, terpinolene, water terpinenes and the like can be used.
乳化重合の温度は、 用いられるラジカル重合開始剤の種類によって適 1 0 宜選択することができるが、 通常、 0〜1 0 o °cで、 好ましくは o °c〜 The temperature of the emulsion polymerization can be appropriately selected depending on the kind of the radical polymerization initiator used, but is usually from 0 to 10 ° C, preferably from 0 ° C to
6 0てである。 重合様式は、 連続重合及び回分式重合のいずれでも構わ ない。 6 0 The polymerization mode may be either continuous polymerization or batch polymerization.
乳化重合の転化率が大きくなると、 ゲル化する傾向がみられる。 その ため、 重合転化率を 8 0 %以下に抑えるのが好ましく、 特に、 転化率 4 ΐ δ 0〜7 0 %の範囲で重合を俘止するのが好ましい。 重合反応の停止は、 通常、 所定の転化率に達した時点で、 重合系に重合停止剤を添加するこ とによって行われる。 重合停止剤としては、 例えば、 ジェチルヒ ドロキ シルァミ ンゃヒ ドロキシルァミ ン等のようなアミ ン系化合物、 ヒ ドロキ ノンやべンゾキノンなどのようなキノ ン系化合物、 亜硝酸ナトリウム、 As the conversion of emulsion polymerization increases, a tendency to gel is observed. For this reason, the polymerization conversion is preferably suppressed to 80% or less, and it is particularly preferable to suppress the polymerization within the range of 40 to δ0 to 70%. The termination of the polymerization reaction is usually performed by adding a polymerization terminator to the polymerization system when a predetermined conversion is reached. As the polymerization terminator, for example, an amine compound such as getyl hydroxysylamine ァ hydroxylamine, a quinone compound such as hydroquinone or benzoquinone, sodium nitrite,
20 ソジゥムジチォカーバメート、 などが用いられる。 20 Sodium mushy carbamate, etc. are used.
乳化重合反応停止後、 得られた重合体ラテツクスから必要に応じて未 反応モノマーを除去し、 次いで、 必要に応じて确酸、 硫酸等のような酸 を添加混合してラテツクスの Ρ Ηを所定の値に調整した後、 塩化ナトリ ゥム、 塩化カルシウム、 塩化カリウムなどのような塩を凝固剤として添
加混合し、 重合体をクラムとして凝固させる。 クラムを、 洗浄、 脱水後、 バンドドライヤーなどで乾燥することにより、 目的とする水酸基含有ジ ェン系ゴム (A ) を得ることができる。 After the emulsion polymerization reaction is stopped, unreacted monomers are removed from the obtained polymer latex as necessary, and then, if necessary, an acid such as sulfuric acid, sulfuric acid, etc. is added and mixed to determine the latex content. After adjusting to the value of, a salt such as sodium chloride, calcium chloride, potassium chloride, etc. is added as a coagulant. The mixture is mixed and coagulated as a crumb. The crumb is washed, dehydrated, and then dried with a band dryer or the like, whereby the desired hydroxyl group-containing diene rubber (A) can be obtained.
前記 (2 ) の変性法により水酸基含有ジェン系ゴム (A ) を製造する The hydroxy group-containing rubber (A) is produced by the modification method of the above (2).
5 には、 先ず、 分子中に結合した活性金属を含有するジェン系ゴムを製造 し、 次いで、 該ジェン系ゴムを変性剤と反応させて変性することにより、 水酸基を導入する。 ジェン系ゴム中の共役ジェン系単量体量は、 通常、First, a gen-based rubber containing an active metal bonded to a molecule is first produced, and then the gen-based rubber is modified by reacting with a modifier to introduce a hydroxyl group. The amount of the conjugated diene monomer in the diene rubber is usually
4 0〜: L 0 0重量%、 好ましくは 5 0〜 9 0重量%、 より好ましくは 6 0〜8 5重量%の範囲であり、 その他の共重合可能な単量体量は、 通常、 t o 0〜6 0重量%、 好ましくは 1 0〜 5 0重量%、 より好ましくは 1 5〜 40 to: L 00% by weight, preferably 50 to 90% by weight, more preferably 60 to 85% by weight, and the amount of other copolymerizable monomers is usually to 0 to 60% by weight, preferably 10 to 50% by weight, more preferably 15 to 50% by weight
4 0重量%の範囲である。 It is in the range of 40% by weight.
活性金属としては、 ジェン系ゴムの技術分野で一般に知られているも のを用いればよく、 例えば、 特開昭 5 8 - 1 6 2 6 0 4号公報、 特開昭 6 1 - 4 2 5 5 2号公報、 特公平 5— 3 0 8 4 1号公報、 特開昭 6 3— i s 2 9 7 4 0 3号公報などに記載されているリチウム、 ナ トリウム、 カリ ゥム、 ルビジウム、 セシウムなどのようなアル力リ金属類; ベリ リウム、 マグネシゥム、 カルシウム、 ス トロンチウム、 バリウムなどのようなァ ルカリ土類金属類; ランタン、 ネオジゥムなどのようなランタノイ ド系 列希土類金属類: などが挙げられる。 これらの中でも、 アルカリ金属類 As the active metal, those generally known in the technical field of gen-based rubber may be used. For example, JP-A-58-166204, JP-A-61-425 Lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, etc. described in Japanese Patent Publication No. 52, Japanese Patent Publication No. 5-38041, and Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 63-is 294,003. Alkali earth metals such as beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, etc .; Lanthanide series rare earth metals such as lanthanum, neodymium, etc. . Among these, alkali metals
20 及びアルカリ土類金属類が好ましく、 アルカリ金属類が特に好ましい。 20 and alkaline earth metals are preferred, and alkali metals are particularly preferred.
活性金属が結合したジェン系ゴムは、 活性金属基材触媒を開始剤とし て使用して、 共役ジェン系単量体もしくは共役ジェン系単量体とその他 の共重合可能な単量体とを溶液重合法に従って重合させることにより製 造することができる (特開昭 5 8— 1 6 2 6 0 4号公報) 。 また、 他の
方法として、 各種の重合法 (乳化重合法、 溶液重合法など) によりジェ ン系重合体を製造し、 次いで、 該ジェン系重合体鎖中に、 後反応で活性 金属を付加させる方法 (特開昭 5 8 - 1 8 9 2 0 3号公報) が挙げられ る。 ただし、 これらの方法に限られるものではない。 Gen-based rubber to which an active metal is bound is prepared by using an active metal-based catalyst as an initiator to form a solution of a conjugated gen monomer or a conjugated gen monomer and another copolymerizable monomer. It can be produced by polymerizing according to a polymerization method (JP-A-58-166604). Also other As a method, a gen-based polymer is produced by various polymerization methods (emulsion polymerization method, solution polymerization method, etc.), and then an active metal is added to the gen-based polymer chain by a post-reaction (Japanese Patent Laid-Open No. 58-189,203). However, it is not limited to these methods.
活性金属基材触媒 (活性金属含有開始剤) としては、 有機アルカリ金 属触媒、 有機アルカリ土類金属触媒、 有機ランタノイ ド系列希土類金属 触媒などが用いられる。 As the active metal base catalyst (active metal-containing initiator), an organic alkali metal catalyst, an organic alkaline earth metal catalyst, an organic lanthanide series rare earth metal catalyst and the like are used.
有機アルカリ金属触媒としては、 例えば、 n—ブチルリチウム、 s e c—ブチルリチウム、 t—ブチルリチウム、 へキシルリチウム、 フエ二 ルリチウム、 スチルベンリチウムなどの有機モノ リチウム化合物 : ジリ チォメタン、 1 , 4 —ジリチォブタン、 1 , 4ージリチォ一 2—ェチルン ク口へキサン、 1 , 3 , 5 — トリ リチォベンゼンなどの多官能性有機リチ ゥ厶化合物 ; ナトリゥムナフタレン、 カリゥ厶ナフタレンなどが挙げら れる。 これらの中でも、 有機リチウム化合物が好ましく、 有機モノ リチ ゥム化合物が特に好ましい。 Examples of the organic alkali metal catalyst include, for example, organic monolithium compounds such as n-butyllithium, sec-butyllithium, t-butyllithium, hexyllithium, phenyllithium, and stilbenelithium: dilithiummethane, 1,4-dilithiobutane, Polyfunctional organic lithium compounds such as 1,4-diethyl-1-ethyl ethyl hexane and 1,3,5-trilithobenzene; sodium naphthalene, potassium naphthalene, and the like. Among these, an organic lithium compound is preferable, and an organic monolithium compound is particularly preferable.
有機アルカリ土類金属触媒としては、 例えば、 n—ブチルマグネシゥ ム、 n—へキシルマグネシウム、 エトキシカルシウム、 ステアリ ン酸力 ルシゥム、 tーブトキシストロンチウム、 エトキンバリウム、 イソプロ ポキシバリウム、 ェチルメルカプトバリウム、 t 一ブトキシバリウム、 フエノキシバリウム、 ジェチルァミノバリウム、 ステアリン酸バリウム、 ェチルバリゥムなどが挙げられる。 Organic alkaline earth metal catalysts include, for example, n-butylmagnesium, n-hexylmagnesium, ethoxycalcium, stearylate, t-butoxystrontium, ethkinbarium, isopropoxybarium, ethyl mercaptobarium , T-butoxybarium, phenoxybarium, getylaminobarium, barium stearate, ethylvalium and the like.
有機ランタノィ ド系列希土類金属触媒としては、 例えば、 特公昭 6 3 - 6 4 4 4 4号公報に記載されるようなバーサチック酸ネオジゥム ト リェチルアルミニゥム/ェチルアルミニゥムセスキク口ライ ドからなる
複合触媒などが挙げられる。 Examples of the organic lanthanide series rare earth metal catalyst include, for example, neodymium triethylaluminum versatate / ethylaluminum sesquioxide as described in JP-B-63-644444. Consists of Composite catalysts and the like are included.
これらの活性金属含有開始剤は、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上 を組み合わせて用いることができる。 溶液重合法 (ァニオン重合法) の 場合、 活性金属含有開始剤の使用量は、 開始剤の種類あるいは要求され These active metal-containing initiators can be used alone or in combination of two or more. In the case of the solution polymerization method (anion polymerization method), the amount of the active metal-containing initiator used depends on the type of the initiator or the required amount.
6 る生成重合体の分子量によって適宜選択され、 通常、 生成ジェン系ゴム l k g当り 1〜 2 0 ミ リモル、 好ましくは 2〜 1 5 ミ リモル、 より好ま しくは 3〜 1 0 ミ リモルの範囲である。 It is appropriately selected depending on the molecular weight of the resulting polymer, and is usually in the range of 1 to 20 millimoles, preferably 2 to 15 millimoles, more preferably 3 to 10 millimoles per kg of the generated rubber. .
上記開始剤を用いたァニオン重合は、 該開始剤を破壌しない炭化水素 系溶媒中で行われる。 適当な炭化水素系溶媒としては、 通常のァニオン The anion polymerization using the above-mentioned initiator is performed in a hydrocarbon-based solvent which does not break the initiator. Suitable hydrocarbon solvents include ordinary anion
1 0 重合に使用されるものであれば特に限定されず、 例えば、 n—ブタン、 n—ペンタン、 i s o—ペンタン、 n—へキサン、 n—ヘプタン、 i s o—オクタンなどのような脂肪族炭化水素; シクロペンタン、 シクロへ キサン、 メチルシクロペンタンなどのような脂環式炭化水素:ベンゼン、 トルエンなどのような芳香族炭化水素 ;等の周知のものから選ばれ、 好 i s ましくは n—へキサン、 シクロへキサン、 ベンゼンなどである。 また、 必要に応じて、 1ーブテン、 シス一 2—ブテン、 2—へキセンなどのよ うな重合性の低い不飽和炭化水素などを使用してもよい。 これらの炭化 水素系溶媒は、 単独であるいは 2種以上組み合わせて、 通常、 単量体澳 度が 1〜3 0重量 になる量比で用いられる。 It is not particularly limited as long as it is used for polymerization. For example, aliphatic hydrocarbons such as n-butane, n-pentane, iso-pentane, n-hexane, n-heptane, iso-octane and the like Alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane, cyclohexane, methylcyclopentane and the like: aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene; and the like, preferably to n- Xane, cyclohexane, benzene and the like. If necessary, unsaturated hydrocarbons having low polymerizability such as 1-butene, cis-1-butene, 2-hexene and the like may be used. These hydrocarbon solvents are used singly or in combination of two or more, and are usually used in a ratio such that the monomer content becomes 1 to 30 weight.
20 ァニオン重合反応に際し、 共役ジェン系単量体単位のミクロ構造ある いは共役ジェン系単量体と共重合させる芳香族ビニル系単量体の共重合 体鎖中での分布を調整するために、 テトラヒ ドロフラン、 ジェチルェ一 テル、 ジォキサン、 エチレングリコールジメチルエーテル、 エチレング リコールジブチルエーテル、 ジエチレングリコールジメチルエーテル、
ジェチレングリコールジブチルエーテルなどのようなエーテル類: テト ラメチルエチレンァミ ン、 トリメチルァミ ン、 トリェチルァミ ン、 ピリ ジン、 キヌクリジンなどのような第三級ァミ ン化合物; カリウム一 t一 ァミルォキシド、 カリウム一 t一ブチルォキシドなどのようなアル力リ 金属アルコキシ ド化合物 ; トリフヱニルホスフィ ンなどのようなホスフィ ン化合物:等の極性化合物を反応系に添加してもよい。 これらの極性化 合物は、 単独でまたは 2種以上を組み合わせて用いられ、 その使用量は、 開始剤 1モルに対して、 通常、 0〜2 0 0モルである。 20 In order to adjust the microstructure of the conjugated gen monomer unit or the distribution of the aromatic vinyl monomer to be copolymerized with the conjugated gen monomer in the copolymer chain during the anion polymerization reaction. , Tetrahydrofuran, getyl ether, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, Ethers such as dimethylene glycol dibutyl ether, etc .: Tertiary amide compounds such as tetramethylethyleneamine, trimethylamine, triethylamine, pyridine, quinuclidine, etc .; potassium-t-amyloxide, potassium-t A polar compound such as a metal alkoxide compound such as t-butyl oxide; a phosphine compound such as triphenylphosphine; may be added to the reaction system. These polar compounds are used alone or in combination of two or more, and the amount of use is usually 0 to 200 mol per 1 mol of the initiator.
ァニオン重合反応は、 通常、 一 7 8〜 1 5 0 °Cの範囲で、 回分式ある いは連続式の重合様式で行われる。 芳香族ビニル系単量体を共重合させ る場合は、 芳香族ビニル単位のランダム性向上させるために、 例えば、 特開昭 5 9 - 1 4 0 2 1 1号公報や特開昭 5 6 - 1 4 3 2 0 9号公報に 開示されている方法に従って、 重合系中の芳香族ビニル単量体と共役ジ ェン系単量体との割合が特定範囲の数値になるように、 共役ジェン系単 量体あるいは共役ジェン系単量体と芳香族ビニル系単量体との混合物を、 反応系に連続的あるいは断続的に供給することが望ましい。 The anion polymerization reaction is usually carried out in a batch or continuous polymerization mode at a temperature in the range of 178 to 150 ° C. In the case of copolymerizing an aromatic vinyl monomer, in order to improve the randomness of the aromatic vinyl unit, for example, JP-A-59-14021 and JP-A-56- According to the method disclosed in JP-A-143209, the conjugated gen is adjusted so that the ratio of the aromatic vinyl monomer and the conjugated gen-based monomer in the polymerization system falls within a specific range. It is desirable to continuously or intermittently supply a system monomer or a mixture of a conjugated diene monomer and an aromatic vinyl monomer to the reaction system.
ァニオン重合により生成する重合体として、 具体的には、 ポリブタジ ェン、 ポリイソプレン、 ブタジエン一イソプレン共重合体、 スチレン一 ブタジエン共重合体、 スチレン一イソプレン共重合体、 スチレンーブタ ジェン一イソプレン共重合体などが例示できる。 かく して、 重合体鎖の 末端に活性金属が結合した共役ジェン系重合体 (以下、 活性重合体とい う。 ) が得られる。 Specific examples of the polymer produced by anion polymerization include polybutadiene, polyisoprene, butadiene-isoprene copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-butadiene-isoprene copolymer, and the like. Can be exemplified. Thus, a conjugated gen-based polymer having an active metal bonded to the terminal of the polymer chain (hereinafter, referred to as an active polymer) is obtained.
後反応で活性金厲を付加させる方法 (活性金属の後付加反応) では、 例えば、 上記活性重合体に対して等モルのメタノール、 イソプロパノ一
ルなどのようなアルコール類を添加して重合反応を停止した後、 新たに 活性金属含有開始剤及び必要に応じて前記極性化合物を添加して反応さ せることにより、 活性金属を付加させる。 反応温度は、 通常、 — 7 8〜 1 5 0 °C、 好ましくは 2 0〜1 0 0 °Cの範囲で、 反応時間は、 通常、 0 . 1〜2 4時間、 好ましくは 0 . 5〜4時間の範囲である。 かく して、 重 合体主鎖中に活性金属が結合した活性重合体が得られる。 乳化重合等の ような他の方法で得られた共役ジェン系重合体を用いて、 同様に、 活性 金属含有開始剤と反応させることにより、 分子鎖中に活性金属を導入す ることができる。 In a method of adding an active metal in a post-reaction (post-addition reaction of an active metal), for example, an equimolar amount of methanol or isopropanoate to the active polymer is used. After the polymerization reaction is stopped by adding an alcohol such as alcohol, the active metal is added by newly adding an active metal-containing initiator and, if necessary, the polar compound. The reaction temperature is usually in the range of 78 to 150 ° C, preferably 20 to 100 ° C, and the reaction time is usually 0.1 to 24 hours, preferably 0.5 to 100 ° C. 4 hours range. Thus, an active polymer having an active metal bonded to the polymer main chain is obtained. Similarly, an active metal can be introduced into a molecular chain by reacting with an active metal-containing initiator using a conjugated gen-based polymer obtained by another method such as emulsion polymerization.
変性剤としては、 上記活性金属と反応して水酸基を生成させ得るもの であれば特に制限はされないが、 具体的には、 ケ トン類、 エステル類、 アルデヒ ド類、 エポキシ類などを利用することができる。 これらの中で も、 分子末端にエポキシ環構造を有するエポキシ類は、 第 1級水酸基を 生成させることができるため、 特に好ましい。 これらの変性剤は、 それ ぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み合わせて、 使用することができる。 ケ トン類としては、 例えば、 アセトン、 ベンゾフヱノ ン、 アミ ノアセ トン、 ァミノべンゾフエノン、 ァセチルアセ トンなどが挙げられる。 エステル類としては、 例えば、 酢酸メチルエステル、 アジピン酸メチ ルエステル、 アジピン酸ェチルエステル、 メタクリル酸メチルエステル、 メタクリル酸ェチルなどが挙げられる。 The modifier is not particularly limited as long as it can react with the active metal to form a hydroxyl group.Specifically, ketones, esters, aldehydes, epoxies and the like are used. Can be. Among these, epoxies having an epoxy ring structure at the molecular terminal are particularly preferable because they can generate a primary hydroxyl group. These denaturing agents can be used alone or in combination of two or more. Ketones include, for example, acetone, benzophenone, aminoacetone, aminobenzophenone, acetylacetone and the like. Examples of the esters include methyl acetate, methyl adipate, ethyl ethyl adipate, methyl methacrylate, and ethyl methacrylate.
アルデヒ ド類としては、 例えば、 ベンズアルデヒ ド、 ピリジンアルデ ヒ ドなどが挙げられる。 Examples of the aldehydes include benzaldehyde, pyridine aldehyde, and the like.
エポキシ類としては、 例えば、 一般式 (1 ) ·
Epoxy compounds include, for example, general formula (1)
(式中、 及び R2は、 それぞれ独立して水素原子または置換基を有し てもよい炭化水素基を示し、 また、 及び R2は、 結合して環状構造を 形成していてもよい。 ) (In the formula, and and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent, and and and R 2 may combine to form a cyclic structure. )
で表される化合物が挙げられる。 式 (1) 中の R,及び R2の少なく とも —つが水素原子であるエポキシ類が好ましい。 置換基を有してもよい炭 化水素基の炭素数は、 通常、 20個以下、 好ましくは 1〜10個、 より 好ましくは 1〜6個の低級炭化水素基である。 置換基を有してもよい炭 化水素基として、 具体的には、 アルキル基、 アルケニル基、 アルキニル 基、 シクロアルキル基、 ァリール基、 ァラルキル基、 アルコキシアルキ ル基、 ジアルキルアミノアルキル基、 ジァリールアミノアルキル基、 ト リアルコキシシリルアルキル基、 トリアルキルシリルアルキル基などが 挙げられる。 また、 R,及び R2が結合して環状構造を形成したものとし ては、 シクロアルキル基などが示される。 これらの中でも、 アルキル基、 アルケニル基、 ァリール基、 アルコキシアルキル基、 ジアルキルアミ ノ アルキル基、 ジァリールアミノアルキル基、 トリアルコキシシリルアル キル基、 トリアルキルシリルアルキル基などが好ましく、 アルキル基が 特に好ましい。 The compound represented by these is mentioned. Epoxies in which at least one of R and R 2 in formula (1) is a hydrogen atom are preferred. The number of carbon atoms of the hydrocarbon group which may have a substituent is usually 20 or less, preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6 lower hydrocarbon groups. Specific examples of the hydrocarbon group which may have a substituent include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkoxyalkyl group, a dialkylaminoalkyl group, and a dialkyl group. Examples include a reelaminoalkyl group, a trialkoxysilylalkyl group, and a trialkylsilylalkyl group. Examples of the ring structure formed by combining R and R 2 include a cycloalkyl group. Among these, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, an alkoxyalkyl group, a dialkylaminoalkyl group, a diarylaminoalkyl group, a trialkoxysilylalkyl group, and a trialkylsilylalkyl group are preferable, and an alkyl group is particularly preferable. preferable.
エポキシ類の具体例としては、 例えば、 エチレンォキサイ ド、 プロピ レンオキサイ ド、 1, 2—エポキシブタン、 1 , 2—エポキシ一 i s o— ブタン、 2, 3—エポキシブタン、 1 , 2—エポキシへキサン、 1, 2— エポキシオクタン、 1, 2—エポキシデカン、 1, 2—エポキシテトラデ
カン、 1 , 2—エポキシへキサデカン、 1 , 2—エポキシォクタデカン、 1, 2—エポキシエイコサン、 1, 2—エポキシ一 2—ペンチルプロパン、 3, 4—エポキシ一 1ーブテン、 1 , 2—エポキシ一 5—へキセン、 1, 2—エポキシ一 9ーデセン、 1 , 2—エポキシクロペンタン、 1, 2—ェ ポキシシクロへキサン、 1 , 2—エポキシシクロ ドデカン、 1, 2—ェポ キシェチルベンゼン、 1, 2—エポキシ一 1ーメ トキシ一 2—メチルプ 口パン、 グリシジルメチルエーテル、 グリシジルェチルエーテル、 グリ シジルイソプロピルエーテル、 グリシジルァリルエーテル、 グリシジル フエニルエーテル、 グリシジルブチルエーテル、 2— (3, 4—ェポキ シシクロへキシル) ェチルトリメ トキシンラン、 3—グリシジルォキシ プロビルトリメ トキシシランなどが例示される。 これらの中でも、 ェチ レンオキサイ ド、 プロピレンオキサイ ド、 1, 2—エポキシブタン、 1, 2—エポキシ一 i s o—ブタン、 2, 3—エポキシブタン、 1, 2—ェポ キシへキサン、 3, 4—エポキシ一 1ーブテン、 1, 2—エポキシー5— へキセン、 グリシジルメチルエーテル、 グリシジルェチルエーテル、 グ リ シジルイソプロピルエーテル、 グリシジルァリルエーテル、 グリシジ ルフヱニルエーテル、 グリシジルブチルエーテル、 3—グリシジルォキ シプロピルトリメ トキシシランなどが好ましく、 エチレンォキサイ ド、 プロピレンオキサイ ド、 1, 2—エポキシブタン、 1, 2—エポキシ一 i s o—ブタン、 1, 2—エポキシへキサンなどの末端エポキシ化合物が 特に好ましい。 Specific examples of epoxies include, for example, ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-epoxybutane, 1,2-epoxy-iso-butane, 2,3-epoxybutane, 1,2-epoxyhexane , 1,2-epoxyoctane, 1,2-epoxydecane, 1,2-epoxytetrade Can, 1,2-epoxyhexadecane, 1,2-epoxyoctadecane, 1,2-epoxyeicosane, 1,2-epoxy-1-pentylpropane, 3,4-epoxy-1-butene, 1,2 —Epoxy-5-hexene, 1,2-epoxy-9-decene, 1,2-epoxycyclopentane, 1,2-epoxycyclohexane, 1,2-epoxycyclododecane, 1,2-epoxy Butylbenzene, 1,2-epoxy-1-methoxy-1-methylpropyl mouthpan, glycidyl methyl ether, glycidyl ethyl ether, glycidyl isopropyl ether, glycidyl aryl ether, glycidyl phenyl ether, glycidyl butyl ether, 2- ( 3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxine or 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane . Among them, ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-epoxybutane, 1,2-epoxyiso-butane, 2,3-epoxybutane, 1,2-epoxyhexane, 3, 4-epoxy-1-butene, 1,2-epoxy-5-hexene, glycidylmethylether, glycidylethylether, glycidylisopropylether, glycidylarylether, glycidylphenylether, glycidylbutylether, 3-glycidyloxy Propyltrimethoxysilane and the like are preferred, and terminal epoxy compounds such as ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-epoxybutane, 1,2-epoxy-iso-butane, and 1,2-epoxyhexane are particularly preferred.
エポキシ類には、 また、 ェピハロヒ ドリン類、 すなわち上記エポキシ 類の少なく とも 1つの水素原子がハロゲン原子で置換された化合物も、 包含される。 ェピハロヒ ドリ ン類の好ましい範囲及び炭化水素基の例示
は、 上記エポキシ類と同様である。 具体的には、 例えば、 ェピクロロヒ ドリ ン、 ェビブ口モヒ ドリ ン、 ェピョ一ドヒ ドリ ン、 2, 3—エポキシ — 1, 1, 1一 トリフルォロブ口パン、 1, 2—エポキシ一 1H, 1H, 2 H, 3 H, 3 H—へプタデカフルォロウンデカンなどが挙げられ、 好まし くはェピクロロヒ ドリ ン、 ェピブロモヒ ドリ ンなどである。 Epoxies also include ephalohydrins, ie, compounds in which at least one hydrogen atom of the above-mentioned epoxies has been replaced with a halogen atom. Preferred examples of ephalohydrins and examples of hydrocarbon groups Is the same as the above epoxies. Specifically, for example, epichlorohydrin, moebulin in the mouth of eviv, epiodohydrin, 2,3-epoxy—1,1,1,1-trifluorob bread, 1,2-epoxy-1H, 1H, 2 H, 3H, 3H-heptadecafluoroundecane and the like, preferably, epichlorohydrin and epibromohydrin.
変性剤の使用量は、 変性剤の種類及び要求される特性によって適宜選 択されるが、 通常、 活性金属 1モル当り 0.1〜 10モル、 好ましくは 0.5〜5モル、 より好ましくは 1〜1.5モルの範囲である。 The amount of the modifier used is appropriately selected depending on the type of the modifier and the required properties, but is usually 0.1 to 10 mol, preferably 0.5 to 5 mol, more preferably 1 to 1.5 mol per mol of active metal. Range.
変性反応は、 分子中に結合した活性金属を有する前記活性重合体と変 性剤とを接触させることによって行なわれる。 ァニオン重合により活性 重合体を製造した場合には、 通常、 重合停止前の活性重合体液中に変性 剤を所定量添加することにより変性反応を行う。 また、 末端変性と主鎖 の変性の両方を行ってもよい。 この場合、 変性剤により末端変性した共 役ジェン重合体の主鎖に活性金属を導入し、 さらに変性剤と反応させれ ばよい。 変性反応における反応温度及び反応時間は、 広範囲に選択でき るが、 一般的に、 室温〜 120 で、 数秒〜数時間である。 The modification reaction is carried out by contacting the active polymer having an active metal bonded in the molecule with a modifier. When an active polymer is produced by anion polymerization, a modification reaction is usually performed by adding a predetermined amount of a modifier to the active polymer solution before the termination of the polymerization. In addition, both terminal modification and main chain modification may be performed. In this case, an active metal may be introduced into the main chain of the syngeneic polymer end-modified with a modifying agent, and further reacted with the modifying agent. The reaction temperature and reaction time in the denaturation reaction can be selected from a wide range, but are generally from room temperature to 120 and from several seconds to several hours.
本発明に使用される水酸基含有ジェン系ゴム (A) は、 上記 (1) 及 び (2) 以外の方法で製造されたものであってもよい。 例えば、 ェポキ シ化ジェン系ゴムをアルコール類と反応させて水酸基を導入する方法 (特 開昭 60— 53511号公報) 、 エポキシ化ポリブタジェンをァミ ン類 及びカルボン酸の存在下に加熱して、 エポキシ環を開環させる方法 (特 開昭 60-53512号公報、 特開昭 60- 55004号公報及び特開 昭 61— 148205号公報) 、 ホウ素化ジェン系ゴムをアル力リ性条 件下に過酸化水素などで酸化して、 水酸化する方法 (特開平 4一 451
04号公報) 、 1一クロ口ブタジエンなどのハロゲン含有単量体を共重 合して得たハロゲン化ブタジェン一スチレンゴムをアル力リ条件下に加 水分解する方法 (特開平 3— 174408号公報) などのような公知の 方法によって製造されたものも、 本発明において水酸基含有ジェン系ゴ ム (A) として使用することができる。 The hydroxyl group-containing gen-based rubber (A) used in the present invention may be one produced by a method other than the above (1) and (2). For example, a method of introducing a hydroxyl group by reacting an epoxidized gen-based rubber with an alcohol (Japanese Patent Publication No. 60-53511), heating epoxidized polybutadiene in the presence of an amine and a carboxylic acid, A method of opening the epoxy ring (Japanese Patent Publication No. 60-53512, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-55004, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-148205); Oxidation with hydrogen peroxide or the like to effect hydroxylation (Japanese Unexamined Patent Publication No. No. 04-174408) A method of hydrolyzing a halogenated butadiene-styrene rubber obtained by copolymerizing a halogen-containing monomer such as butadiene with one-neck under an alkaline condition (JP-A-3-174408) In the present invention, those produced by a known method such as that disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (KOKAI) can be used as the hydroxyl group-containing rubber (A).
その他のジェン系ゴム (B) Other Jen Rubber (B)
水酸基含有ジェン系ゴム (A) は、 本発明のゴム組成物におけるジェ ン系ゴム成分として、 単独で使用することができるが、 その他のジェン 系ゴム (B) と併用してもよい。 その他のジェン系ゴム (B) を併用す る場合、 ジェン系ゴム成分中の水酸基含有ジェン系ゴム (A) の割合は、 用途や目的に合わせて適宜選択されるが、 通常、 10重量%以上、 好ま しくは 20〜80重量%の範囲である。 すなわち、 (A) : (B) = 1 0〜100 : 90〜0、 好ましくは 20〜 80 : 20〜80、 より好ま しくは 30〜 70 : 70〜30 (重量比) である。 水酸基含有ジェン系 ゴム (A) の使用割合が小さ過ぎると、 十分な改質効果を得ることがで きないため、 好ましくない。 The hydroxyl group-containing rubber (A) can be used alone as a rubber component of the rubber composition of the present invention, but may be used in combination with other rubber (B). When other gen-based rubber (B) is used in combination, the proportion of phenol-containing gen-based rubber (A) in the gen-based rubber component is appropriately selected according to the application and purpose, but is usually 10% by weight or more. It is preferably in the range of 20-80% by weight. That is, (A) :( B) = 10-100: 90-0, preferably 20-80: 20-80, and more preferably 30-70: 70-30 (weight ratio). If the proportion of the hydroxyl group-containing gen-based rubber (A) is too small, a sufficient modifying effect cannot be obtained, which is not preferable.
その他のジェン系ゴム (B) としては、 例えば、 天然ゴム (NR) 、 ポリイソプレンゴム ( I R) 、 乳化重合スチレンーブタジェン共重合ゴ ム (SBR) 、 溶液重合ランダム SBR (結合スチレン量 5〜50重量 %、 ブタジェン単位部分の 1, 2—結合量 10〜80%) 、 髙トランス SBR (ブタジエン部のトランス量 70〜95%) 、 低シスポリブタジ ェンゴム (BR) 、 高シス BR、 高トランス BR (ブタジエン部のトラ ンス量 70〜95%) 、 スチレンーィソプレン共重合ゴム (S I R) 、 ブタジェン一イソプレン共重合体ゴム、 溶液重合ランダムスチレン一ブ
タジェンーィソブレン共重合ゴム (S I B R) 、 乳化重合 S I B R、 乳 化重合スチレンーァクリロニトリルーブタジェン共重合ゴム、 ァクリロ 二トリルーブタジェン共重合ゴム、 高ビニル S B R—低ビニル S B Rブ 口ック共重合ゴム、 ポリスチレンーポリブタジェンーポリスチレンブロッOther gen-based rubbers (B) include, for example, natural rubber (NR), polyisoprene rubber (IR), emulsion-polymerized styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), solution-polymerized random SBR (bonded styrene amount 5 to 50% by weight, 1,2-bonding amount of butadiene unit 10-80%), trans SBR (70-95% of trans in butadiene part), low cis polybutadiene rubber (BR), high cis BR, high trans BR ( (Butadiene transance 70-95%), styrene-isoprene copolymer rubber (SIR), butadiene-isoprene copolymer rubber, solution-polymerized random styrene Tajene soprene copolymer rubber (SIBR), emulsion polymerization SIBR, emulsion polymerization styrene-acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, acryloyl nitrile-butadiene copolymer rubber, high vinyl SBR—low vinyl SBR rubber Copolymer rubber, polystyrene-polybutadiene-polystyrene block
5 ク共重合体ゴム等が挙げられ、 要求特性に応じて適宜選択できる。 これ らのジェン系ゴムは、 それぞれ単独で、 あるいは 2種以上を組み合わせ て使用することができる。 これらの中でも、 NR、 BR、 I R、 SBR、 S I BRなどが好ましく、 加工性の点からは、 特に NR及び I Rが好ま しい。 5 click copolymer rubber and the like, can be appropriately selected according to the required characteristics. These gen-based rubbers can be used alone or in combination of two or more. Among these, NR, BR, IR, SBR, SIBR and the like are preferable, and from the viewpoint of workability, NR and IR are particularly preferable.
I D ジェン系ゴム成分として水酸基含有ジェン系ゴム (A) とその他のジ ェン系ゴム (B) とを併用する場合、 該ジェン系ゴム成分は、 [水酸基 含有ジェン系ゴム (A) ] : [NR及び または I R] = 20〜80 : 80〜20、 より好ましくは 30〜 70 : 70〜30 (重量比) である ような組成であること、 或いは、 [水酸基含有ジェン系ゴム (A) ] : ls [NR及び Zまたは I R] : [S BR] = 80〜20 : 10〜70 : 1 0〜70 (重置比) であるような組成であること、 が好ましい。 When a hydroxyl group-containing rubber (A) is used in combination with another gen rubber (B) as the ID gen rubber component, the gen rubber component is [hydroxyl group containing rubber (A)]: [ NR and / or IR] = 20-80: 80-20, more preferably 30-70: 70-30 (weight ratio), or [hydroxyl-containing gen-based rubber (A)]: ls [NR and Z or IR]: [S BR] = 80 to 20: 10 to 70: 10 to 70 (overlap ratio).
シリ力 Siri force
本発明で使用されるシリ力は、 汎用ゴムの配合用に一般に用いられる ものである。 具体的には、 一般に補強剤として使用されている乾式法ホ 20 ワイ トカーボン、 湿式法ホワイ トカーボン、 コロイダルシリカ、 及び特 開昭 62— 62838号公報に開示される沈降シリカなどが例示され、 好ましくは含水ゲイ酸を主成分とする湿式法ホワイ トカーボンである。 The sili force used in the present invention is one generally used for compounding general-purpose rubber. Specific examples include dry-process white carbon, wet-process white carbon, colloidal silica, and precipitated silica disclosed in JP-B-62-62838, which are generally used as a reinforcing agent. It is a wet-process white carbon mainly composed of hydrous gay acid.
シリカは、 分散性を向上させるために、 酸性領域にあるものが好まし い。 カツプリ ング剤等で処理されたシリカを用いることもできる。
シリカの比表面積は、 特に制限はされないが、 通常、 50〜400 1112 8、 好ましくは100〜2501112 8:、 より好ましくは 120〜 190m2Zgの範囲である。 比表面積が過度に小さいと補強性に劣り、 逆に、 過度に大きいと加工性に劣り、 耐摩耗性や反発弾性の改善も十分 でない。 Silica is preferably in the acidic region in order to improve dispersibility. Silica treated with a cutting agent or the like can also be used. The specific surface area of silica is not particularly limited, usually, 50 to 400 111 2 8, preferably more preferably from 100 to 250,111 2 8 :, range of 120 to 190 m 2 Zg. If the specific surface area is excessively small, the reinforcing property is inferior. Conversely, if the specific surface area is excessively large, the workability is inferior, and the abrasion resistance and rebound resilience are not sufficiently improved.
シリカの使用割合は、 特に限定されないが、 ジェン系ゴム成分 100 重置部に対して、 通常、 20〜150重量部、 好ましくは 40〜 120 重量部の割合で使用される。 シリ力の使用割合が過度に少なくなると補 強性に劣り、 逆に、 過度に多くなると未加硫ゴム組成物の粘度が上昇し, 加工性に劣る。 The use ratio of silica is not particularly limited, but is usually 20 to 150 parts by weight, preferably 40 to 120 parts by weight, based on 100 parts of the gen-based rubber component. If the use ratio of the sili force is excessively small, the reinforcement is inferior. On the other hand, if the ratio is excessively large, the viscosity of the unvulcanized rubber composition increases, resulting in poor processability.
カツプリング剤としては、 シラン系カツプリング剤が好ましく使用で きる。 シラン系カツプリング剤としては、 各種公知のものを使用するこ とができ、 その代表例としては、 7—メルカブトプロビルトリメ トキシ シラン (A 189 ; ユニオンカーバイ ド社製) 、 7—アミノブ口ビルト リエ卜キシシラン (A1100 :ユニオンカーバイ ド社製) 、 ビス [3 一 (トリエトキシシリル) プロピル] テトラスルフイ ド ( S i— 69 ; デグサ社製) 等を挙げることができる。 シラン系カップリング剤の使用 割合は、 前述のゴム成分 100重量部に対し、 通常、 0.01〜30重 量部、 好ましくは 0.1〜15重量部の範囲である。 As the coupling agent, a silane coupling agent can be preferably used. Various known silane coupling agents can be used. Typical examples thereof include 7-mercaptopropyltrimethoxysilane (A 189; manufactured by Union Carbide Co., Ltd.) and 7-aminobutamate. Examples include built-in ethoxysilane (A1100: manufactured by Union Carbide) and bis [31- (triethoxysilyl) propyl] tetrasulfide (Si-69; manufactured by Degussa). The use ratio of the silane coupling agent is usually 0.01 to 30 parts by weight, preferably 0.1 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the rubber component.
ゴム組成物 Rubber composition
本発明のゴム組成物は、 常法に従って各成分を混練することにより得 ることかできる。 本発明のゴム組成物は、 ジェン系ゴム成分とシリカ以 外に、 常法に従って、 加硫剤、 加硫促進剤、 老化防止剤、 可塑剤、 滑剤、 充填剤等のようなその他の配合剤をそれぞれ必要量含有することができ
る o The rubber composition of the present invention can be obtained by kneading each component according to a conventional method. The rubber composition of the present invention comprises, in addition to the gen-based rubber component and silica, other compounding agents such as a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, an antioxidant, a plasticizer, a lubricant, a filler, and the like according to a conventional method. Each can contain the required amount O
これらの配合剤は、 ゴム工業で汎用されているものであって、 例えば、 硫黄、 パーォキサイ ドなどのような加硫剤 : チアゾール系、 チウラム系、 スルフヱンアミ ド系、 グァニジン系などの加硫促進剤 ; ステアリン酸、 亜鉛華などのような加硫助剤 ; シラン系力ッブリ ング剤などのような力ッ プリ ング剤 ; ジエチレングリコール、 ポリエチレングリコール、 有機シ リカ化合物などのような活性剤; F E F、 H A F、 I S A F、 S A F等 のグレー ドのカーボンブラックや、 炭酸カルシウムなどのような補強 剤 ; 可塑剤; サーマルブラック、 アセチレンブラック、 グラフアイ 卜、 クレー、 タルク等のような充填剤;老化防止剤 ; プロセス油等が挙げら れる。 これらの各種配合剤の中から、 目的や用途等に合わせて必要な配 合剤を適宜選択することができる。 These compounding agents are widely used in the rubber industry, and include, for example, vulcanizing agents such as sulfur and peroxyside: vulcanization accelerators such as thiazole, thiuram, sulfonamide, and guanidine. Vulcanization aids such as stearic acid, zinc white, etc .; power-supplying agents such as silane-based power-supplying agents; activators such as diethylene glycol, polyethylene glycol and organic silica compounds; FEF, HAF Reinforcing agents such as grades of carbon black, calcium carbonate, etc., grades of carbon black, ISAF, SAF, etc .; Plasticizers; Fillers, such as thermal black, acetylene black, graphite, clay, talc, etc .; Oils and the like. From these various compounding agents, the necessary compounding agent can be appropriately selected according to the purpose and application.
各成分を混練する場合、 先ず、 ジェン系ゴム成分及びシリカをロール、 バンバリ一等のような混合機を用いて混合し、 次いで、 その他の配合剤 を添加し混合すると、 分散性が向上し、 より優れた性質を備えたゴム組 成物を得ることができる。 この場合、 シリカの添加は、 一括でもよいが、 所定量を好ましくは 2回以上に分割して添加すると分散がより容易にな り、 シリカとジェン系ゴム成分との混合が一層容易になる。 例えば、 1 回目にシリカの全量の 1 0〜9 0重量%を添加し、 残部を 2回目以降に 添加することができる。 When kneading each component, first, a gen-based rubber component and silica are mixed using a mixer such as a roll, Banbury, and the like, and then, if other compounding agents are added and mixed, dispersibility is improved. A rubber composition having better properties can be obtained. In this case, the silica may be added all at once, but if the predetermined amount is added preferably in two or more portions, the dispersion becomes easier and the mixing of the silica and the gen-based rubber component becomes easier. For example, 10 to 90% by weight of the total amount of silica can be added in the first time, and the remainder can be added in the second and subsequent times.
上記したその他の配合剤のうち、 シラン系カップリング剤及び活性剤 などは、 ジェン系ゴム成分とシリ力との最初の混合時に必要に応じて添 加してもよいが、 その他の配合剤は、 次工程以降で添加するのが好まし い。 最初のジェン系ゴム成分とシリカとの混合時に、 シラン系カツプリ
ング剤または活性剤以外の配合剤を添加すると、 混合所要時間が長くな り、 しかもシリカの補強性を低下させる場合がある。 Among the other compounding agents mentioned above, the silane coupling agent and the activator may be added as needed at the time of the initial mixing of the gen-based rubber component and the silicic acid. However, it is preferable to add it in the subsequent steps. When mixing the first gen-based rubber component with silica, silane-based Addition of a compounding agent other than the activating agent or the activator increases the mixing time and may reduce the reinforcing properties of silica.
ジェン系ゴム成分とシリカとを混合する際の温度は、 通常、 8 0〜2 The temperature for mixing the diene rubber component and silica is usually 80 to 2
0 0 ^、 好ましくは 1 0 0〜 1 9 0 、 より好ましくは 1 4 0〜 1 8 0 °Cである。 この温度が過度に低くなると摩耗特性の向上が少なく、 逆に、 過度に高くなるとジェン系ゴム成分の焼けが生じるので、 いずれも好ま しくない。 混合時間は、 通常、 3 0秒以上であり、 好ましくは 1〜3 0 分である。 0 0 ^, preferably 100 to 190, more preferably 140 to 180 ° C. If the temperature is excessively low, the improvement in wear characteristics is small, and if it is excessively high, the gen-based rubber component is burned. The mixing time is usually 30 seconds or more, preferably 1 to 30 minutes.
産業上の利用可能性 Industrial applicability
本発明によれば、 シリカ配合ゴム組成物の特徴である反発弾性を損な わずに、 従来より欠点とされていた引張強さと耐摩耗性を大幅に改善す ることができ、 かつ、 硬度特性及び加工性などに優れたゴム組成物が提 供される。 本発明のゴム組成物は、 このような特性を活かして、 各種用 途に、 例えば、 自動車用タイヤ、 自動車部品、 ホース、 窓枠、 ベルト、 靴底、 防振ゴムなどの製造原料として、 或いは、 耐衝撃性ポリスチレン、 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the tensile strength and abrasion resistance, which have been disadvantages hitherto, can be significantly improved without impairing the rebound resilience characteristic of the silica-containing rubber composition, and the hardness is high. A rubber composition having excellent properties and processability is provided. The rubber composition of the present invention can be used in various applications, for example, as a raw material for producing automobile tires, automobile parts, hoses, window frames, belts, shoe soles, anti-vibration rubbers, etc. , High impact polystyrene,
A B S樹脂等のような樹脂の強化用ゴムとして利用が可能である。 It can be used as a reinforcing rubber for resins such as ABS resin.
本発明のゴム組成物は、 特に、 低燃費タイヤにおけるトレツ ドのため のゴム材料として優れており、 また、 オールシーズンタイヤ、 高性能夕 ィャ又はスタッ ドレスタイヤにおけるトレツ ド、 サイ ドウオール、 アン ダートレッ ド、 カーカス、 ビート部等のためのゴム材料としても好適に 使用することができる。 The rubber composition of the present invention is particularly excellent as a rubber material for tread in fuel-efficient tires, and is also suitable for all season tires, high-performance tires or studless tires. It can also be suitably used as a rubber material for a metal, a carcass, a beat portion and the like.
発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下に、 製造例、 実施例及び比較例を挙げて、 本発明についてより具 体的に説明する。 これらの例中の部及び%は、 特に断りのない限り重量
T/ 6/00114 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Production Examples, Examples, and Comparative Examples. Parts and percentages in these examples are by weight unless otherwise specified. T / 6/00114
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基準である。 It is a standard.
各種物性及び重合体のミク口構造の測定は、 下記の方法に従って行つ た。 The measurement of various physical properties and the micro-mouth structure of the polymer was performed according to the following methods.
(1) 重合体の結合スチレン量、 及びブタジエン部分のビニル結合量 は、 赤外分光法 (ハンプトン法) で測定した。 (1) The amount of bound styrene in the polymer and the amount of vinyl bound in the butadiene portion were measured by infrared spectroscopy (Hampton method).
(2) 重合体中の水酸基含有単重体量は、 特開平 3— 174408号 公報に記載される方法に従い、 重合体をフエ二ルイソシアナ一ト 処理した後、 13C— NMRスぺク トルでフヱ二ルイソシアナー ト のフヱニル基を定量することにより算出した。 (2) The amount of hydroxyl group-containing monomer in the polymer is determined by 13 C-NMR spectrum after treating the polymer with phenyl isocyanate according to the method described in JP-A-3-174408. It was calculated by quantifying the phenyl group of the diisocyanate.
(3) 重合体の分子量は、 GPCで測定し、 標準ポリスチレン換算の 重量平均分子量で表示した。 (3) The molecular weight of the polymer was measured by GPC and expressed as a weight average molecular weight in terms of standard polystyrene.
(4) スチレン連鎖分布は、 高分子学会予稿集第 29巻第 9号第 20 55頁に記載されている方法に従って、 重合体をオゾン分解した 後、 GPC測定を行ない、 スチレン単位 1個の独立連鎖の量及び スチレン単位が 8個以上連なった長連鎖の量を算出した。 (4) The styrene chain distribution was determined by ozonolysis of the polymer according to the method described in the Proceedings of the Society of Polymer Science, Vol. 29, No. 9, page 2055, followed by GPC measurement. The amount of chains and the amount of long chains in which eight or more styrene units were linked were calculated.
(5) 反発弾性は、 J I S K 6301に準じて、 リュプケ式反発弾 性試験機を用いて 60 で測定した。 (5) The rebound resilience was measured at 60 using a Lupke rebound resilience tester according to JIS K 6301.
(6) 耐摩耗性は、 ASTM D— 2228に従い、 ピコ摩耗試験機 を用いて測定した。 この特性は、 指数 (ピコ摩耗指数) で表示し (6) Abrasion resistance was measured using a pico abrasion tester according to ASTM D-2228. This property is expressed as an index (pico wear index).
/ ο / ο
(7) ムーニー粘度は、 J I S K6301に従って測定した。 (7) Mooney viscosity was measured according to JIS K6301.
(8) 加工性は、 ロールへの巻き付き性を観察し、 以下の基準で評価 した。 (8) The workability was evaluated based on the following criteria by observing the winding property around the roll.
◎: きれいに巻き付く、 〇:僅かに浮き上がる、 △:巻き付く力、 浮き
上がる頻度が多い、 X :殆ど巻き付かない。 ◎: Wrap neatly, 〇: Slightly lift, △: Winding force, float Frequently rising, X: hardly wraps.
[製造例 1 ] (共重合法) [Production Example 1] (Copolymerization method)
撹拌機付きタンクに、 水 2 0 0部、 ロジン酸石鰺 3部、 t一 ドデシル メルカブタン 0 . 2部、 及び表 1の組成の単量体を仕込んだ。 反応器温 度を 5 に設定し、 ラジカル重合開始剤としてクメ ンハイ ドロパーォキ サイ ド 0 . 1部、 ソジゥム · ホルムアルデヒ ド · スルホキシレー ト 0 . 2 部及び硫酸第二鉄 0 . 0 1部を添加して重合を開始した。 転化率が 6 0 %に達した時点で、 ジェチルヒ ドロキシルァミ ンを添加して反応を停止 させた。 次いで、 未反応単量体を回収し、 硫酸と塩によりポリマーを凝 固させてクラムとした。 クラムをクラム ドライヤーで乾燥後、 ジェン系 ゴム N o . 1〜8を得た。 重合体の性状を表 1に示した。
In a tank equipped with a stirrer, 200 parts of water, 3 parts of rosin stone, 0.2 part of t-dodecyl mercaptan, and monomers having the composition shown in Table 1 were charged. The reactor temperature was set to 5, and 0.1 parts of cumene hydroperoxide, 0.2 parts of sodium formaldehyde, sulfoxylate and 0.01 part of ferric sulfate were added as radical polymerization initiators. The polymerization was started. When the conversion reached 60%, the reaction was stopped by the addition of getylhydroxylamine. Next, the unreacted monomer was recovered, and the polymer was coagulated with sulfuric acid and a salt to form a crumb. After drying the crumb with a crumb dryer, gen-based rubber Nos. 1 to 8 were obtained. Table 1 shows the properties of the polymer.
ジェン系ゴム No. 1 2 3 4 5 6 7 8 ブタジエン仕込量 (部) 69 69 69.7 69 70 69 69 71 スチレン仕込量 (部) 28 28 30 28 20 28 28 29Gen-based rubber No. 1 2 3 4 5 6 7 8 Butadiene charge (parts) 69 69 69.7 69 70 69 69 71 Styrene charge (parts) 28 28 30 28 20 28 28 29
HA(1)仕込量 (部) 3 - - - 一 - - -HA (1) preparation amount (parts) 3---one---
HEA(2)仕込量 (部) - 3 - - - - - -HEA (2) charge (parts)-3------
HEMA(3)仕込量 (部) - - 0.3 3 10 - - -HEMA (3) charge (parts)--0.3 3 10---
G0HMA(4)仕込量 (部) - - - ― - 3 - -G0HMA (4) Amount (parts)-----3--
DMAPAA(5)仕込量 (部) - - - - - - 3 - 結合スチレン量 (wtX) 20.7 20.1 23.2 20.8 14.0 21.3 21.3 23.2 結合 HA(1)量 (wtX) 4.8 - 一 - - - - - 結合 HEA(2)量 (wtX) - 5.3 - - - - - - 結合 HEMA(3)量 OtX) 0.5 3.7 11.5 DMAPAA (5) Amount (parts)------3-Bound styrene amount (wtX) 20.7 20.1 23.2 20.8 14.0 21.3 21.3 23.2 Bound HA (1) amount (wtX) 4.8-1-----Bound HEA (2) Amount (wtX)-5.3------Combined HEMA (3) Amount OtX) 0.5 3.7 11.5
結合 G0HMA(4)量 (wtX) 2.6 Bound G0HMA (4) amount (wtX) 2.6
結合 DMAPAA(5)量 (wtX) 2.6 重量平均分子量 (Mwx 10 ) 44.8 42.2 43.6 46.9 47.3 45.2 44.3 46.8 Bound DMAPAA (5) amount (wtX) 2.6 Weight average molecular weight (Mwx 10) 44.8 42.2 43.6 46.9 47.3 45.2 44.3 46.8
(脚注) (Footnote)
(1) HA: 2—ヒ ドロキシプロピルァク リ レー ト (1) HA: 2—hydroxypropyl acrylate
(2) HE A: 2—ヒ ドロキシェチルァク リ レー ト (2) HE A: 2—Hydroxysche Acrylate
(3) HEMA : 2—ヒ ドロキンェチルメ タク リ レー ト (3) HEMA: 2—Hydroquinethylate
(4) GOHMA : グリセロールモノメタク リ レー ト (4) GOHMA: glycerol monomethacrylate
(5) DMA P A A: ジメチルァミ ノブ口ピルァク リルァミ ト'
[製造例 2] (変性法:末端変性) (5) DMA PAA: Dimethylami knob knob [Production Example 2] (Modification method: terminal modification)
撹拌機付きオートクレープに、 シクロへキサン 8000 g、 スチレン 400 g及びブタジエン 800 gを入れ、 更にテトラメチルエチレンジ ァミ ン (TMEDA) 10ミ リモル及び n—ブチルリチウム 10ミ リモ 5 ルを入れ、 40T)で重合を開始した。 重合開始 10分後に、 残部のブタ ジェン 800 gを連続的に添加した。 重合転化率が 100%になったこ とを確認してから、 エチレンォキサイ ド (EO) を重合活性末端 (L i ) と等モル量添加して、 20分間反応させた。 反応終了後、 停止剤として メ タノ一ルを 20ミ リモル添加し、 2, 6—ジー tーブチルフヱノール t o を 20 g添加してから、 スチームストリ ツビング法により重合体の回収 を行い、 ジェン系ゴム No.9を得た。 同様にして、 表 2記載の重合条 件でジェン系ゴム No.12〜16を得、 それら重合体の性状を表 2に 示した。 なお、 ジェン系ゴム No.15については、 ァミノ基を生成さ せる変性剤として、 アミノスチレン (AST) を用いた。 In an autoclave equipped with a stirrer, 8000 g of cyclohexane, 400 g of styrene and 800 g of butadiene were added, and 10 mmol of tetramethylethylenediamine (TMEDA) and 10 mmol of n-butyllithium were further added. The polymerization was started at 40T). Ten minutes after the start of the polymerization, the remaining 800 g of butadiene was continuously added. After confirming that the polymerization conversion reached 100%, ethylene oxide (EO) was added in an equimolar amount to the polymerization active terminal (L i), and the mixture was reacted for 20 minutes. After completion of the reaction, 20 mmol of methanol was added as a terminator, 20 g of 2,6-di-tert-butylphenol to was added, and the polymer was recovered by a steam stripping method. Gen-based rubber No. 9 was obtained. Similarly, gen-based rubber Nos. 12 to 16 were obtained under the polymerization conditions described in Table 2, and the properties of these polymers are shown in Table 2. In addition, for gen-based rubber No. 15, aminostyrene (AST) was used as a modifier for generating an amino group.
15 [製造例 3] (変性法:主鎖変性) 15 [Production Example 3] (Modification method: main chain modification)
撹拌機付きオートクレープに、 シクロへキサン 8000 g、 スチレン 460 g及びブタジェン 700 gを入れ更に TME D A 3. 5ミ リモル 及び n—ブチルリチウム 11ミ リモルを入れ、 50T;で重合を開始した。 重合開始 10分後に残部のブタジエン 840 gを連続的に添加した。 重 In an autoclave equipped with a stirrer, 8000 g of cyclohexane, 460 g of styrene and 700 g of butadiene were added, and 3.5 mmol of TMEDA and 11 mmol of n-butyllithium were added. The polymerization was started at 50 T; Ten minutes after the start of the polymerization, the remaining 840 g of butadiene was continuously added. Heavy
20 合転化率が 100%になったことを確認してから、 活性末端 (L i ) に 対し等モルのメタノールを添加して重合を停止した。 この溶液に、 s e cーブチルリチウム 60ミ リモル及び TMED A 60ミ リモルを添加し て、 70 で 1時間反応した後、 エチレンォキシド (EO) 60ミ リモ ル添加し、 さらに 20分間撹拌した。 メタノール 120ミ リモルを添加
して反応を停止後、 製造例 2と同様にして重合体を回収し、 ジェン系ゴ ム No.10を得た。 ポリマーの性状を表 2に示した。 20 After confirming that the conversion was 100%, the polymerization was stopped by adding an equimolar amount of methanol to the active terminal (L i). To this solution, 60 millimoles of sec-butyllithium and 60 millimoles of TMEDA were added, and the mixture was reacted at 70 for 1 hour. Then, 60 millimoles of ethylene oxide (EO) was added, and the mixture was further stirred for 20 minutes. Add 120 mmol of methanol After stopping the reaction, the polymer was recovered in the same manner as in Production Example 2 to obtain gen-based rubber No. 10. Table 2 shows the properties of the polymer.
[製造例 4] (変性法:末端変性 +主鎖変性) [Production Example 4] (Modification method: terminal modification + main chain modification)
撹拌機付きオートクレープに、 シクロへキサン 8000 g、 スチレン 310 g及びブタジエン 600 gを入れ、 更に TME D A 4ミ リモル及 び n —ブチルリチウム 12ミ リモルを入れ、 50。Cで重合を開始した。 重合開始 10分後に残部のブタジエン 1090 gを連続的に添加した。 重合転化率が 100%になったことを確認してから、 活性末端 (L i ) に対し等モルのプロピレンォキサイ ド (PO) を添加して、 20分間反 応を行った。 この溶液に、 s e c—ブチルリチウム 60ミ リモル及び T MEDA60ミ リモルを添加して、 70°Cで 1時間反応した後、 ェチレ ンォキサイ ド (EO) 60ミ リモル添加し、 20分間反応した。 メタノ ール 120ミ リモルを添加して反応を停止後、 製造例 2と同様にして重 合体を回収し、 ジェン系ゴム N o.11を得た。 ポリマーの性状を表 2 に示した。
In an autoclave equipped with a stirrer, 8000 g of cyclohexane, 310 g of styrene and 600 g of butadiene were added, and further 4 mmol of TME DA and 12 mmol of n-butyllithium were added. Polymerization was started at C. Ten minutes after the start of the polymerization, the remaining 1090 g of butadiene was continuously added. After confirming that the polymerization conversion rate reached 100%, an equimolar amount of propylene oxide (PO) was added to the active terminal (L i), and the reaction was carried out for 20 minutes. To this solution, 60 millimoles of sec-butyllithium and 60 millimoles of TMEDA were added, and the mixture was reacted at 70 ° C. for 1 hour. Then, 60 millimoles of ethylene oxide (EO) was added, and the mixture was reacted for 20 minutes. After the reaction was stopped by adding 120 mmol of methanol, a polymer was recovered in the same manner as in Production Example 2 to obtain a gen-based rubber No. 11. Table 2 shows the properties of the polymer.
表 2 Table 2
(*) 変性剤: (*) Modifier:
EO:エチレンォキサイド EO: Ethylene oxide
PO:プロピレンォキサイド PO: Propylene oxide
BPH:ベンゾフユノン BPH: Benzofuunone
AST:アミノスチレン
[実施例 1〜 6及び比較例 1] AST: Aminostyrene [Examples 1 to 6 and Comparative Example 1]
原料ゴムとして製造例 1で作製したジェン系ゴムを用い、 シリカとし てウルトラジル VN3 G (デグッサ社製;比表面積 175m2Zg) を 用いて、 表 3に記載の配合 1に基づく実験を、 次のように行なった。 容 量 250m 1のブラベンダータイプミキサー中で、 先ず第一回目の混合 操作として、 原料ゴムの全量 (100部) とシリカの一部 (35部) と を 160°Cで 2分間混合し (シラ ン系カツプリング剤は使用しなかつ た) 、 次いで第二回目の混合操作として、 残りのシリカ (25部) 、 可 塑剤 (10部) 、 亜鉛華 (5部) 、 ステアリン酸 (2部) 及び老化防止 剤 (1部) を添加して同温度で 2.5分間混練し、 更に第三回目の混合 操作として、 得られた混合物を硫黄 (2部) 及び加硫促進剤 (2部) と 共に 50 のオープンロールで混練した。 得られた混練物を 160°Cで 30分間プレス加硫して試験片を作成し、 各物性を測定法した。 結果を 表 4に示した。
Using the gen-based rubber prepared in Production Example 1 as the raw material rubber and Ultrasil VN3G (manufactured by Degussa; specific surface area: 175 m 2 Zg) as the silica, the experiment based on Formulation 1 shown in Table 3 was performed. Was performed as follows. First, in a Brabender type mixer with a capacity of 250 ml, as the first mixing operation, the total amount of raw rubber (100 parts) and a part of silica (35 parts) were mixed at 160 ° C for 2 minutes (sila). No second coupling agent was used), and then the second mixing operation consisted of the remaining silica (25 parts), plasticizer (10 parts), zinc white (5 parts), stearic acid (2 parts) and An antioxidant (1 part) was added and kneaded at the same temperature for 2.5 minutes. As a third mixing operation, the resulting mixture was mixed with sulfur (2 parts) and vulcanization accelerator (2 parts) together with 50 parts. Kneaded with an open roll. The obtained kneaded material was press-vulcanized at 160 ° C for 30 minutes to prepare a test piece, and each physical property was measured. Table 4 shows the results.
表 3 Table 3
(脚注) (Footnote)
(1) ウルトラジル VN3G (デグッサ社製) または二ブシル AQ (曰 本シリ力社製) (1) Ultrasil VN3G (made by Degussa) or Nibucil AQ (made by Siri Riki)
(2) S i 69 (デグッサ社製) (2) S i 69 (made by Degussa)
(3) ノクラック 6 C (大内新興社製) (3) Nocrack 6 C (Ouchi Shinkosha)
(4) ノクセラー CZ (大内新興社製)
(4) Noxeller CZ (Ouchi Shinkosha)
表 4 Table 4
表 4の結果から明らかなように、 ジェン系ゴム成分として、 水酸基含 有ジェン系ゴムを用いたゴム組成物 (実施例 1 6 ) は、 硬さ及び配合 物ム 粘度が上昇することなく、 ロール加工性に優れ、 かつ、 引張 強さ、 反発弾性、 及び耐摩耗性が充分に改善されていることがわかる。 また、 第 2級の水酸基を有するジェン系ゴム (実施例 1 ) よりも、 第 1 級の水酸基を有するジェン系ゴム (実施例 2 6 ) を用いた場合の方が, 強度特性、 反発弾性、 及び摩耗特性の改善効果が大きいことがわかる。 As is clear from the results in Table 4, the rubber composition (Example 16) using a hydroxyl group-containing gen-based rubber as the gen-based rubber component can be rolled without increasing the hardness and the compound viscosity. It can be seen that the workability is excellent and the tensile strength, rebound resilience, and wear resistance are sufficiently improved. In addition, the strength characteristics, rebound resilience, and elasticity of the case where the primary rubber having a hydroxyl group (Example 26) were used were higher than those of the secondary rubber having a hydroxyl group (Example 1). It can be seen that the effect of improving the wear characteristics is great.
[実施例 7 9及び比較例 2 4 ] [Example 79 and Comparative Example 24]
表 3に記載の配合 1及び配合 2に基づく実験を実施例 1に準じて行な うことにより、 シランカップリ ング剤の影響、 混練方法、 シリカの種類、 及びジェン系ゴムの極性基 (水酸基と第 3級ァミ ノ基) などの違いにつ いて検討した。 なお、 配合 2の場合には、 先ず第一回目の混合操作とし
て、 原料ゴム (1 0 0部) 、 シリカ (6 0部) 、 可塑剤 ( 1 0部) 、 亜 鉛華 (5部) 、 ステアリン酸 (2部) 及び老化防止剤 ( 1部) をブラべ ンダータイプミキサー中で、 1 6 0 ^で 4 . 5分間混練し、 次いで第二 回目の混合操作として、 得られた混合物を硫黄 (2部) 及び加硫促進剤 ( 2部) と共に 5 0 °Cのオープンロールで混練した。 得られた混棟物を 1 6 0 で 3 0分間プレス加硫して試験片を作成し、 各物性を測定した c 使用したジェン系ゴムの種類、 シラン系カップリング剤の使用量、 配合 処方、 及び結果を、 一括して表 5に示した。 なお、 表 5には、 比較のた め、 表 4中の実施例 4のデータを再録した。 表 5 By performing experiments based on Formulations 1 and 2 shown in Table 3 in accordance with Example 1, the effects of the silane coupling agent, the kneading method, the type of silica, and the polar group (including hydroxyl group and Tertiary amino groups) were examined. In the case of Formulation 2, first, Raw material rubber (100 parts), silica (60 parts), plasticizer (100 parts), zinc white (5 parts), stearic acid (2 parts) and anti-aging agent (1 part) In a blender type mixer, knead with 160 ^ for 4.5 minutes, and then as a second mixing operation, mix the resulting mixture with sulfur (2 parts) and vulcanization accelerator (2 parts) for 50 minutes. The mixture was kneaded with an open roll at ° C. The resulting混棟product 1 6 0 3 0 min press vulcanized to prepare a test piece, the type of diene-based rubbers c use in measuring the physical properties, the amount of the silane coupling agent, formulation , And the results are summarized in Table 5. In Table 5, the data of Example 4 in Table 4 was reprinted for comparison. Table 5
(脚注) (Footnote)
( 1 ) シリカ: (1) Silica:
V N:ウルトラジル V N 3 G (デグッサ社製) V N: Ultrasil VN 3 G (made by Degussa)
A O :二ブシル A Q (日本シリカ社製)
表 5の結果から、 水酸基を持たないジェン系ゴムを用いた場合 (比較 例 2及び 3 ) は、 高価なシラン系カップリ ング剤を 3重量部加えても、 反発弾性が十分に改善されず、 また、 シラン系カップリング剤 1重量部 の添加では、 殆ど改善の効果は認められない。 これに対して、 水酸基含 有単量体単位を 0 . 5重量%含有するジェン系ゴムを用いると (実施例 7 ) 、 シランカップリング剤 1重量部の添加だけでも、 反発弾性が大幅 に改善され、 引張強さ、 耐摩耗性などの特性も十分に改善されているこ とがわかる。 AO: Nibusil AQ (Nippon Silica Co., Ltd.) From the results in Table 5, it was found that when a gen-based rubber having no hydroxyl group was used (Comparative Examples 2 and 3), even if 3 parts by weight of an expensive silane-based coupling agent was added, the rebound resilience was not sufficiently improved. Addition of 1 part by weight of the silane coupling agent shows almost no improvement effect. On the other hand, when a gen-based rubber containing 0.5% by weight of a monomer unit having a hydroxyl group is used (Example 7), the rebound resilience is significantly improved only by adding 1 part by weight of the silane coupling agent. This shows that properties such as tensile strength and abrasion resistance have been sufficiently improved.
混練方法については、 ジェン系ゴムを硫黄及び加硫促進剤以外の全て の配合剤と共に一度に混練する方法 (配合 2 ) よりも、 先ずジェン系ゴ ムとシリ力の少なくとも一部とを混練し、 次いで硫黄及び加硫促進剤以 外の配合剤を添加して混練する方法 (配合 1 ) の方が、 全ての特性につ いて改善効果の高いことが、 実施例 4と実施例 8との対比から、 わかる。 配合するシリカの比表面積が小さい場合 (実施例 8におけるウルトラ ジル V N 3 Gの比表面積は 1 7 5 m 2Z gである) が、 比表面積が大き い場合 (実施例 9における二プシル A Qの比表面積は 2 0 0 m 2Z gで ある) よりも改善効果が大きく、 特に配合物ムーニー粘度及びロール加 ェ性に与える影響の大きいことがわかる。 As for the kneading method, first, the gen-based rubber and at least a part of the sily force are kneaded, rather than the method of kneading the gen-based rubber together with all the compounding agents other than sulfur and the vulcanization accelerator (formulation 2). Then, the method of mixing and kneading with the addition of compounding agents other than sulfur and the vulcanization accelerator (Formulation 1) shows that the effect of improving all the properties is higher than that of Example 4 and Example 8. You can see from the comparison. When the specific surface area of the silica compounded is less (specific surface area of the ultra Jill VN 3 G in Example 8 is 1 7 5 m 2 Z g) is a specific surface area if not the magnitude (of the secondary Pushiru AQ in Example 9 The specific surface area is 200 m 2 Zg), and the effect on the Mooney viscosity of the blend and the rollability is particularly large.
第 3級アミノ基を有するジェン系ゴムを用いた場合 (比較例 5 ) には、 反発弾性と耐摩耗性は改善されるものの、 配合ムーニーが極端に高く、 加工性、 硬度特性、 引張強さなどに劣ることがわかる。 When a gen-based rubber having a tertiary amino group was used (Comparative Example 5), the rebound resilience and abrasion resistance were improved, but the blended Mooney was extremely high, and the workability, hardness properties, and tensile strength were high. It turns out that it is inferior.
[実施例 1 0〜 1 3及び比較例 5 〜 6 ] [Examples 10 to 13 and Comparative Examples 5 to 6]
製造例 2の溶液重合法で製造した水酸基含有ジェン系ゴムを用いて、 実施例 1及び 8と同様の実験をした。 使用したジェン系ゴムの種類、 シ
リカの種類、 配合処方、 及び結果を表 6に示した。
The same experiment as in Examples 1 and 8 was performed using the hydroxyl group-containing gen-based rubber produced by the solution polymerization method of Production Example 2. The type of jen rubber used Table 6 shows the types, formulation and results of Rica.
表 6 Table 6
(脚注) (Footnote)
( 1 ) シリカ : (1) Silica:
VN : ウル トラジル VN 3 G (デグッサ社製) VN: Ultrasilil VN 3 G (made by Degussa)
AQ :二ブシル AQ (日本シリカ社製) 表 6の結果から、 混練方法、 シリカの種類、 及びジェン系ゴムの極性 基 (水酸基及び第 3級ァミノ基) などの相違による効果の違いは、 乳化 重合法で製造した水酸基含有ジェン系ゴムを用いた場合 (表 5参照) と 同様であることがわかる。 また、 ベンゾフヱノン (BPH) で変性反応 を行った第 3級の水酸基含有ジェン系ゴム (実施例 13) よりも、 ェチ レンォキサイ ド (EO) で変性反応を行った第 1級の水酸基含有ジェン 系ゴム (実施例 12) の方が、 同一条件下での改善効果の高いことがわ
かる AQ: Nibusil AQ (manufactured by Nippon Silica Co., Ltd.) From the results in Table 6, it can be seen that the difference in effect due to differences in the kneading method, the type of silica, and the polar group (hydroxyl group and tertiary amino group) of the gen-based rubber, It can be seen that this is the same as when the hydroxyl group-containing gen-based rubber produced by the polymerization method was used (see Table 5). In addition, the primary hydroxyl group-containing gen-based rubber modified with ethylene oxide (EO) is better than the tertiary hydroxyl-containing gen-based rubber modified with benzophenone (BPH) (Example 13). Rubber (Example 12) has a higher improvement effect under the same conditions. Karuru
[実施例 1 4〜 2 0及び比較例 7〜 8 ] [Examples 14 to 20 and Comparative Examples 7 to 8]
製造例 2〜 4で作製したジェン系ゴムと天然ゴム及び またはポリブ タジェン (B R 1 2 2 0 ; 日本ゼオン社製) とのプレンドを原料ゴムと して用い、 実施例 1と同様の実験を行った。 原料ゴムの組成、 及び結果 を、 表 7に示した。 表 7 実施例 比較例 The same experiment as in Example 1 was performed using a blend of the gen-based rubber prepared in Production Examples 2 to 4 and natural rubber and / or polybutadiene (BR1220; manufactured by Zeon Corporation) as the raw material rubber. Was. Table 7 shows the composition of the raw rubber and the results. Table 7 Example Comparative example
14 15 16 17 18 19 20 7 8 原料ゴム 14 15 16 17 18 19 20 7 8 Raw rubber
ジェン系ゴム No. 9 70 30 一 - - - 50 - 一 ジェン系ゴム No. 10 70 Gen-type rubber No. 9 70 30 1---50-1 Gen-type rubber No. 10 70
ンェン糸ゴム No. ll 70 No thread rubber No. ll 70
ジェン系ゴム No. 12 70 Gen-based rubber No. 12 70
ジェン系ゴム No. 13 70 Gen-based rubber No. 13 70
ジェン系ゴム No. 16 70 Gen-based rubber No. 16 70
BR1220 30 70 天然ゴム 30 70 30 30 30 30 20 30 30 引張強さ(Kg/cm2) 230 220 225 255 210 180 235 155 160 伸び (X) 400 430 480 400 430 380 510 350 320 硬さ試験 (JIS)23 66 65 66 67 66 63 66 72 63 反接弾性 C 60T: 67 65 68 69 65 67 72 61 60 ピコ摩耗指数 115 108 125 145 110 165 125 105 122 配合 ML, +4, 100°C 75 83 82 88 88 85 70 100 103 ロール加工性 ◎ ◎ 〇 〇 ◎ 〇 ◎ 〇 X
表 7の結果から、 水酸基含有スチレンーブタジェン共重合ゴムと天然 ゴムとを併用した場合 (実施例 14〜18) には、 水酸基を持たないス チレンーブタジェン共重合ゴムと天然ゴムとを併用した場合 (比較例 7) に比べて、 配合物ム一二一粘度、 硬さ、 引張強さ、 反発弾性、 耐摩耗性 などの特性が十分に改善されること、 そして、 共役ジェン部の 1, 2— ビニル基含有量が多い水酸基含有スチレンーブタジェン共重合ゴムを用 いた場合 (実施例 14、 15、 18及び 20) には、 加工性の改善の度 合が特に高いことがわかる。 一方、 従来のポリブタジエン (B R 122 0) は、 天然ゴム及びシリカとの配合 (比較例 8) では、 加工性に劣り、 充分な諸物性が得られないが、 エチレンォキサイ ドで変性反応した水酸 基含有ポリブタジエンゴムを B R 1220の代わりに用いることにより (実施例 19) 、 加工性が改善され、 かつ、 引張強さ、 反発弾性、 及び 耐摩耗性が改善されることがわかる。 さらに、 水酸基含有ジェン系ゴム、 天然ゴム、 及びポリブタジエンゴムの 3成分系のゴムを用いた場合 (実 施例 20) にも、 十分に改善効果が発揮できることがわかる。
BR1220 30 70 Natural rubber 30 70 30 30 30 30 20 30 30 Tensile strength (Kg / cm 2 ) 230 220 225 255 210 180 235 155 160 Elongation (X) 400 430 480 400 430 380 510 350 320 Hardness test (JIS ) 23 66 65 66 67 66 63 66 72 63 Rebound elasticity C 60T: 67 65 68 69 65 67 72 61 60 Pico abrasion index 115 108 125 145 110 165 125 105 122 Formulation ML, +4 , 100 ° C 75 83 82 88 88 85 70 100 103 Roll formability ◎ ◎ 〇 〇 ◎ 〇 ◎ 〇 X From the results shown in Table 7, when the hydroxyl group-containing styrene butadiene copolymer rubber and the natural rubber were used in combination (Examples 14 to 18), the styrene butadiene copolymer rubber having no hydroxyl group was combined with the natural rubber. Compared with the case of using it in combination (Comparative Example 7), the properties such as viscosity, hardness, tensile strength, rebound resilience, and abrasion resistance of the compound are sufficiently improved. It can be seen that when the hydroxyl group-containing styrene butadiene copolymer rubber having a high content of 1,2-vinyl group was used (Examples 14, 15, 18, and 20), the degree of improvement in processability was particularly high. . On the other hand, the conventional polybutadiene (BR1220) is inferior in processability and does not have sufficient physical properties when blended with natural rubber and silica (Comparative Example 8), but water modified by ethylene oxide It can be seen that by using an acid-containing polybutadiene rubber instead of BR 1220 (Example 19), the processability is improved, and the tensile strength, rebound resilience, and abrasion resistance are improved. Furthermore, it can be seen that the effect of improvement can be sufficiently exhibited also when a three-component rubber including a hydroxyl group-containing rubber, natural rubber, and polybutadiene rubber is used (Example 20).